Pratica 5
- 1. Ingeniería Química Ambiental LABORATORIO INTEGRAL I PRACTICA#5 ”Obtención de Perdidas de Carga por Fricción en Accesorios” Alumno: Victor Alejandro Olguin De Lucio No. De Control: 07490708 Maestro: Norman Edilberto Rivera Pazos
- 2. ÍNDICE OBJETIVOS………………………………………………………..3 MOTIVACIÓN……………………………………………………..3 ANTECEDENTES………………………………………………….3 EQUIPO…………………………………………………………….4 DETERMINACIÓN DE LA PÉRDIDA POR ACCESORIOS……………………………………5 DISEÑO DE LA PRÁCTICA……………………………………...6 DATOS OBTENIDOS EN LAS MEDICIONES……………………………………………………...7 RESULTADOS…………………………………………………….8 VALORES TEORICOS…………………………………………..13 ONCLUSION……………………………………………………..15 REFERENCIAS…………………………………………………..15 1. OBJETIVOS: 2
- 3. Determinar la pérdida que ocasiona el factor de fricción en los diversos accesorios que podemos encontrar en los diferentes sistemas de tuberías. 2. MOTIVACIÓN: Las perdidas por fricción de uno de los problemas que se presentan en la vida de cualquier ingeniero, uno debe de reconocer y argumentar por que existe tal perdida y por consecuencia demostrar la perdida que existe y tratar de hacer los cambios necesarios para equilibrar las perdidas. 3. ANTECEDENTES: En toda tubería recta que transporta un líquido a una temperatura determinada, existe una velocidad crítica (vc) por debajo de la cual el régimen es laminar. Este valor crítico que marca la transición entre los dos regímenes, el laminar y el turbulento, se corresponde con un Re = 2300, aunque en la práctica, entre 2000 y 4000 la situación es bastante imprecisa. Por lo tanto: Re < 2000: Régimen laminar. 2000 < Re < 4000: Zona crítica o de transición. Re > 4000: Régimen turbulento. Pérdida de energía por fricción en accesorios (codos) 3
- 4. Las válvulas y accesorios alteran las líneas normales de flujo y dan lugar a fricción. En conductos de corta longitud con muchos accesorios, las pérdidas por fricción causadas a los mismos llegan a ser mayores que las correspondientes a la longitud recta de la tubería. Las pérdidas de energía son proporcionales a la carga de velocidad del fluido conforme pasa por un codo, expansión o contracción de la sección de flujo, o por una válvula. v2 hL = k 2g Donde K des el coeficiente de resistencia. El coeficiente de resistencia es adimensional debido a que representa una constante de proporcionalidad entre la pérdida de energía y la carga de velocidad. La magnitud del coeficiente de resistencia depende de la geometría del dispositivo que ocasiona la pérdida, y a veces de la velocidad de flujo. Es común que los elementos que controlan la dirección o el flujo volumétrico del fluido en un sistema generen turbulencia local en éste, lo que ocasiona que la energía se disipe como calor. Siempre que hay una restricción: por ejemplo, un cambio en la velocidad o dirección del flujo, hay pérdidas de ese tipo. En un sistema grande la magnitud con las pérdidas por fricción en las tuberías. Por lo tanto, dichas pérdidas reciben el nombre de pérdidas menores. 4. EQUIPO: 5. DETERMINACIÓN DE LA PÉRDIDA POR ACCESORIOS: 4
- 5. Formula para perdidas de energía en reducción y ensanchamiento. Experimental: v 2 1 − v 2 2 P1 − P2 hL = + 2g γ Y teórico: v2 hL = k 2g Donde k es la el punto de intersección en el eje de la ordenadas con D2 respecto a D1 Formula para perdidas de energía en accesorios como codos. 5
- 6. ∆P hL = γ Y teórica: Le v 2 hL = f D 2g 6. DISEÑO DE LA PRÁCTICA. 1) Conectar las mangueras a la mesa, asegurándose de que estén bien colocadas, evitando así la salida de flujo. 2) Se prende la bomba para iniciar la purgación, para que no altere la lectura de la diferencia de presión. 3) Una vez purgadas las mangueras se cierra la válvula, para poder calibrar a cero. 4) Se abren las válvulas de la mesa hidrodinámica (P1 y P2) poco a poco al mismo tiempo de la mesa. 5) Esperar las lecturas y tomar cada lectura en el medidor 6) Repetir lo mismo para las siguientes tuberías. 7. DATOS OBTENIDOS EN LAS MEDICIONES 6
- 7. ENSANCHAMIENTO Flujo Presión Q(L min) -1 Δp(ml/bar) REDUCCIÓN 21.9 12.6 Flujo Presión 19.8 9 Q(L min) -1 Δp(ml/bar) 17.5 6 20.8 47.8 15.3 3.6 18.8 37.5 13.5 1.3 16.4 26.8 11.8 -0.3 14.3 19 9.4 -1.7 12.3 12.8 7.1 -2.9 10.3 7.5 8 3 6.5 0.7 CODO 90⁰ CODO CURVO DIFERENCIAL ∆P Flujo Presión Flujo Presión Presión Presión Q(L min) -1 Δp(ml/bar) Q(Lmin)-1 ∆P1 ∆P3 ∆P6 21.2 22.7 21.5 87.8 101.3 128.5 19.4 17.6 19.2 59.7 70.6 94 17 12.3 17.3 35.4 44.5 63.5 15.7 9.8 15.7 18 25.1 41.4 13.1 5 13.2 -8.4 -3.6 8.4 1.3 2.7 11 -27.9 -24.4 -15.8 9.3 0.6 8.9 -43.9 -41.6 -35.6 7.3 -1 6.7 -57.2 -55.5 -57.7 8. RESULTADOS 7
- 8. REDUCCION Reduccion T=19ºC d1=17mm d2=14.5mm D1/D2= 1.1724 Dif. Dif. Q(L/min) P(mbar) Vel.2 m/s Vel. 1 m/s P(KN/m^2) hL(m) 20.8 47.8 0.524854908 0.38182512 4.78 0.007096955 18.8 37.5 0.47438809 0.34511117 3.75 0.005781975 16.4 26.8 0.413827908 0.30105442 2.68 0.004382251 14.3 19 0.360837749 0.26250477 1.9 0.003317794 12.3 12.8 0.310370931 0.22579082 1.28 0.002441826 10.3 7.5 0.259904113 0.18907686 0.75 0.001697252 8 3 0.201867272 0.14685582 0.3 0.001008347 6.5 0.7 0.164017159 0.11932035 0.07 0.000652614 ENSANCHAMIENTO Ensanchamiento T=20ºC d1=17mm d2=28.6mm D2/D1=1.6823 Dif. Q(L/min) Dif. P Vel.1. m/s Vel.2. m/s P(KN/m^2) hL(m) 8
- 9. 21.9 12.6 0.14207863 0.4020178 1.26 0.007337002 19.8 9 0.128454652 0.36346815 0.9 0.005984123 17.5 6 0.113533152 0.3212471 0.6 0.004664114 15.5 3.6 0.100557934 0.28453315 0.36 0.003647666 13.5 1.3 0.087582717 0.24781919 0.13 0.002752478 11.8 -0.3 0.076553782 0.21661233 -0.03 0.002089726 9.4 -1.7 0.060983521 0.17255558 -0.17 0.001310726 7.1 -2.9 0.046062022 0.13033454 -0.29 0.000728103 CODO CURVO Codo curvo T=20ºC Dif. Q(L/min) Dif. P P(KN/m^2) hL(m) 21.3 29.9 2.99 0.00030479 9
- 10. 19.3 23.3 2.33 0.00023751 17.6 18.8 1.88 0.00019164 15.1 11.9 1.19 0.0001213 13.3 7.3 0.73 7.4414E-05 11.8 5 0.5 5.0968E-05 9.6 1.7 0.17 1.7329E-05 7.6 -0.4 -0.04 -4.077E-06 CODO 90° codo 90º T=20ºC Q(L/min) Dif. P(mbar) Dif. P(KN/m^2) hL(m) 21.2 22.7 227 0.023139653 19.4 17.6 176 0.017940877 10
- 11. 17 12.3 123 0.012538226 15.7 9.8 98 0.009989806 13.1 5 50 0.00509684 11.3 2.7 27 0.002752294 9.3 0.6 6 0.000611621 7.3 -1 -10 -0.001019368 CODOS CURVOS DIFERENCIAL Q(L/min) dif. P3-1. dif. P6-3 Dif.3-1(KN/m^2)3-1 Dif. 6-3(KN/m^2) hL(m)3-1 hL(m)6-3 hltotal 21.5 13.4 27.3 134 273 0.01366 0.027829 0.041488 19.2 10.9 23.4 109 234 0.011111 0.023853 0.034964 17.3 9.1 19 91 190 0.009276 0.019368 0.028644 15.7 7.1 16.3 71 163 0.007238 0.016616 0.023853 13.2 4.8 12 48 120 0.004893 0.012232 0.017125 11
- 12. 11 3.5 8.6 35 86 0.003568 0.008767 0.012334 8.9 2.3 6 23 60 0.002345 0.006116 0.008461 6.7 3.7 3.8 37 38 0.003772 0.003874 0.007645 9. VALORES TEORICOS REDUCCION Reduccion T=19ºC d1=17mm d2=14.5mm D1/D2=1.1724 Q(L/min) Dif. P(mbar) Vel. 1 m/s hL(m) k=0.06 20.8 47.8 0.381825 0.000446 18.8 37.5 0.345111 0.000364 16.4 26.8 0.301054 0.000277 14.3 19 0.262505 0.000211 12
- 13. 12.3 12.8 0.225791 0.000156 10.3 7.5 0.189077 0.000109 8 3 0.146856 6.6E-05 6.5 0.7 0.11932 4.35E-05 ENSANCHAMIENTO Ensanchamiento T=20ºC d1=17mm d2=28.6mm Q(L/min) Dif. P Vel.1. m/s hL(m) D2/D1=1.6823 21.9 12.6 0.142079 0.00036 K=0.35 19.8 9 0.128455 0.000294 17.5 6 0.113533 0.00023 15.5 3.6 0.100558 0.00018 13.5 1.3 0.087583 0.000137 11.8 -0.3 0.076554 0.000105 9.4 -1.7 0.060984 6.63E-05 7.1 -2.9 0.046062 3.78E-05 CODO CURVO f=0.027 para Codo curvo T=20ºC 1/2 in. f=0.027 a Q(L/min) Dif. P v1 hL(m) 1/2in 21.3 29.9 0.701581 0.020321 Le/D=30 19.3 23.3 0.635705 0.016684 17.6 18.8 0.57971 0.013874 15.1 11.9 0.497365 0.010213 13.3 7.3 0.438076 0.007923 11.8 5 0.388669 0.006237 9.6 1.7 0.316206 0.004128 7.6 -0.4 0.250329 0.002587 CODO 90° codo 90º T=20ºC Q(L/min) Dif. P(mbar) v1 hL(m) f=0.027 a 1/2in 21.2 22.7 0.698287 0.01342 Le/D=20 19.4 17.6 0.638999 0.011238 17 12.3 0.559947 0.00863 15.7 9.8 0.517128 0.00736 13.1 5 0.431489 0.005124 11.3 2.7 0.3722 0.003813 13
- 14. 9.3 0.6 0.306324 0.002583 7.3 -1 0.240448 0.001591 CODOS CURVOS DIFERENCIAL dif. dif. Q(L/min) P3-1. P6-3 velocidad hL(m) Le/D=30*2=60 21.5 13.4 27.3 0.708169 0.04140849 f=0.027 19.2 10.9 23.4 0.632411 0.033022879 17.3 9.1 19 0.569829 0.026810486 15.7 7.1 16.3 0.517128 0.022080646 13.2 4.8 12 0.434783 0.01560847 11 3.5 8.6 0.362319 0.010839215 8.9 2.3 6 0.293149 0.007095655 6.7 3.7 3.8 0.220685 0.004021259 10. CONCLUSION Se pudo demostrar que los valores que realizamos en la practica son muy similares a los teóricos y con esto podemos tener una certeza de que la practica fue realizada a detalle y con el equipo necesario. 14
- 15. 11. REFERENCIAS • Robert L. Mott, Mecánica de fluidos, Editorial Pearson, 6ta. Edición. • R. Byron Bird, Fenómenos de Transporte, Editorial Reverté, S.A. 15