Pract 3 Caida de Presion

8/19/2019 Pract 3 Caida de Presion

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eeInstituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Química e

Industrias Extractivas

Laboratorio de Flujo de Fluidos

Ing. oncepci!n Soberane" Pére"

Practica 3: Determinación de caídas de

presión en tubo recto y accesorios.

E#uipo $%

Quintana &alaga 'eid(

'ermosillo &arín )avid

*rupo +I&,- Feca% /0Febrero0+1,$

Objetivo General:


2/15



)eterminar ( anali"ar los 2actores #ue in2lu(en en la caída de presi!n en tuberías3

v4lvulas ( accesorios.

Objetivos Particulares:

a5 )eterminar la caída de presi!n por 2ricci!n en tubos rectos de di4metros (

rugosidades di2erentes ( observar cu4l de estos dos 2actores es m4s

determinante en la caída de presi!n.b5 )eterminar la caída de presi!n por 2ricci!n a través de accesorios ( v4lvulas

en 2orma experimental.c5 alcular la longitud e#uivalente en v4lvulas ( accesorios ( comparar los

resultados experimentales con lo de la literatura.

Síntesis teórica

)e acuerdo con el principio de conservaci!n de energía6 la energía total #ue entraal sistema debe ser igual a la energía total #ue sale del sistema. La ecuaci!n de7ernoulli3 es un medio de expresar la aplicaci!n de la Le( de onservaci!n deenergía al 2lujo de 2luidos incompresibles en tuberías3 reali"ando un balance entrelos puntos , ( +.Para manejar 2luidos3 generalmente se emplean ductos cerrados para direccionar el 2lujo se emplean v4lvulas ( accesorios.omo la caída de presi!n #ue experimenta un 2luido al pasar a través de unatubería es debida a la energía pérdida por el ro"amiento 82ricci!n5 del 2luido3 los

accesorios nos dan caída de presi!n por al cambio de direcci!n del 2lujo.Las v4lvulas sirven adem4s de para regular el 2lujo de 2luidos3 para aislar e#uiposo tuberías para el mantenimiento3 sin interrumpir otras unidades conectadas. En eldise9o de las v4lvulas se a de evitar #ue cambios de temperatura3 presi!n (de2ormaciones de las tuberías conectadas3 distorsionen o estable"can una malaalineaci!n de las super2icies de sellado. Estas :ltimas deber4n ser de material (dise9os tales #ue la v4lvula permane"ca ermética durante un periodo de serviciora"onable.

)el mismo modo #ue en las tuberías3 la ciada de presi!n en accesorios 2luido en

una tubería3 ( depende de tres 2actores principalmente%a5 La característica del tubo; accesorio% di4metro3 material3 rugosidad de la

super2icie3

b5 Naturale"a del 2luido% densidad3 viscosidad.

c5 ondiciones del 2lujo.

aída de Presi!n en tuberías%

2 | P á g i n a


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Es importante recordar #ue la perdida de presi!n en tuberías


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>abla ,

)atos Experimentales de la Línea de >ubo Becto

orrida *v8L;min5

>ramo 0) 8L/5 CP Dg2;cm+

>ramo I0 8L/5 CP Dg2;cm+

>ramo &0N 8'g5 CP Dg2;cm+

, ,1 ,$./ +./ 1.G

+ ,+ ,G. H/.H ,.+

H ,/ +H. //., ,.

/ , +./ $+., +

$ ,- H1.+ +.$

+1 H/., H

++ H H.

- +/ /1.+ /.H

>abla +

)atos Experimentales Bamal de Accesorios

orrida *v

8L;min5

>ramo A07

odos 8'g5

CP Dg2;cm+

>ramo E0F 8L/5

ompuerta

CP Dg2;cm+

>ramo *0'

*lobo 8'g5

CP Dg2;cm+

>ramo J0P

8L/5

CP Dg2;cm+

, ,1 1. +.+ , -.+

+ ,+ 1.G H ,./ ,,

H ,/ ,.+ /.$ ,.G ,/.-

/ , ,.$ .- +.$ ,G.,

$ ,- + G./ H., +$./ +1 +.+ ,,.H H. H1./

++ +.- ,$., /.H H$.

- +/ H.+ ,-.$ $. /1.$

>ramo &0N.0 'ierro galvani"ado3 man!metro de 'g3 di4metro nominal K@3 cedula

/13 longitud ,.$1m

>ramo A07.0 'ierro galvani"ado3 man!metro de 'g3 di4metro nominal @3 cedula

/13 + codos G1M @.

>ramo *0'.0 'ierro galvani"ado3 man!metro de 'g3 di4metro nominal @3 cedula

/13 v4lvula de globo @.

>ramo 0).0 'ierro 2undido3 man!metro de l/3 di4metro nominal ,@3 cedula /13

longitud ,.$1 m.

4 | P á g i n a


5/15


6/15



+. alculo de la velocidad de 2lujo del 2luido dentro de la tubería.

v=G v

A

A=π

4 Di

2

Donde:

v=Velocidad del fluido dentro de la tuberia

Gv=Gasto volumetricodel fluido dentro de la tuberia

A Secci!n transversal interna de la tubería. Di= Diametro interior de la tuberia

A=π

4(0.0158m )2=0.000196m2

v=10

!

min|1min60 s | 1m3

1000 !

0.000196m2 =0.85

m

s

H. alculo del numero de Be(nolds

ℜ= Di vρ

"

)onde%Be Numero de Be(nolds adimensional

Di= Diametro interior de la tuberia

v=velocidad de flu#odel fluido

ρ=densidad del fluido

"=Viscosidad del fluido

ℜ=

(0.021m )(0.481 ms )(1000 Kgm3 )0.001

Kg

m∗s

=10105.052

6 | P á g i n a


7/15



/. alculo de la rugosidad relativa

$ugosidad $elativa= % Di

Donde:

%= $ugosidad absoluta de latuberia

Di= Diametro interior de la tuberia

$ugosidad $elativa= 0.15

21mm=0.00034

$. alculo del 2actor de 2ricci!n de )arc( 825 mediante el )iagrama de &ood(.

7 | P á g i n a


8/15



.

a

l

c

ulo de las caídas de presi!n te!ricas.

& =f ∗ !∗v

2

2¿ Di∗g

'= ρ( ggc )

8 | P á g i n a

f= 0.031 @Rugosidad

relativa=0.00034

Re=1.0105!10"4.


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∆ P( = & ∗'

Donde:

∆ P( =Caidade presionteorica

& = Perdidas de energia por friccion

O Peso especi2ico2 Factor de 2ricci!n de )arc(L Longitud de la tubería

& =

0.031∗2m∗

(0.481

m

s

)

2

2(0.021m )(9.81 ms2 ) =0.0348m

'=(1000 Kgm3 )( 9.81m

s2

9.81 Kg∗m Kgf ¿ s2

)=1000 Kgf m3∆ P( =0.0348m∗1000

Kgf

m3 =34.843

Kgf

m2

. alculo de las relaciones de caídas de presi!n.

a=( ∆ P P )C − D(∆ P P ) ) −*

=

90.09 Kg

m2

154.4 Kg

m2

=0.6

b=

( ∆ P P ) + − , ( ∆ P P ) ) −*

=

313.7 Kg

m2

154.4 Kg

m2

=2.03

c=(∆ P( )C − D( ∆ P( ) ) −*

=

9.3068 Kg

m2

9.7465 Kg

m2

=0.955

# | P á g i n a


10/15



d=

( ∆ P( ) + − ,

(∆ P( ) ) −* =

294.538 Kg

m2

9.7465 Kg

m2

=30.22

(∆ P P )C − D=Caida de pre sion practica del tramo de tuberiaC − D

(∆ P P ) ) −* =Caida de presion practicadel tramo de tuberia) −*

(∆ P P ) + − , =Caida de presion practica deltramo de tuberia + − ,

(∆ P( )C − D=Caida de presion teoricadel tramo de tuberiaC − D

(∆ P( ) ) −* =Caidade presionteorica del tramo detuberia ) −*

(∆ P( ) + − , =Caida de presion teoricadel tramo de tuberia + − ,

ínea de tubería y accesorios

-. alculo de las caídas de presi!n en los codos.

(∆ P )accesorio=(∆ P )manometro diferencial− !(∆ P )-− P2m

(∆ P )codos=75.276 Kgf

m2 −0.689m

34.843 Kgf

m2

2m =63.2727

Kgf

m2

G. alculo de la longitud e#uivalente absoluta 8Le5.

(¿ )codos90.=

63.2727 Kgf

m2

34.843 Kgf

m2

2m

=3.6319m

,1.alculo de la longitud e#uivalente relativa 8Le;)i5.

!ongitud equivalente relativa=3.6319m

0.021m =172.948adimensional

!abla de resultados

10 | P á g i n a


11/15



ínea de !ubo "ecto

$%&'v () (P *t 'v v

Re +Rugosid

adrelativa

,, -

l/in

gf/"

2 /"2 /"3s /s / gf/"3

10 0.154 #0.0# 0.0005

56 0.00017 0.2###

7#77.6727

0.00#77 0.00037 0.03600 0.00#31 1000

12 0.1#6 114.66 0.0005

56 0.00020 0.35##

#573.2073

0.00#77 0.00037 0.03400 0.01266 1000

14 0.236 138.06 0.0005

56 0.00023 0.41##

11168.7418

0.00#77 0.00037 0.03300 0.01672 1000

16 0.264 154.44 0.0005

56 0.00027 0.47##

12764.2764

0.00#77 0.00037 0.03220 0.02131 1000

18 0.302 176.67 0.0005

56 0.00030 0.53#8

1435#.810#

0.00#77 0.00037 0.03120 0.026133

61 1000

20 0.341 1##.4# 0.0005

56

0.00033 0.5##8 15#55.34

55

0.00#77 0.00037 0.03100 0.032056

#

1000

22 0.370 216.45 0.0005

56 0.00037 0.65#8

17550.8800

0.00#77 0.00037 0.03000 0.037537

5# 1000

24 0.402 235.17 0.0005

56 0.00040 0.71#8

1#146.4145

0.00#77 0.00037 0.02#30 0.043630

47 1000

%

'v () (P *t 'v vRe +

Rugosidad

relativaf

, -

l/in / gf/"2 /"2 /"3s /s gf/

"3

10 0.26

4 154.44

0.000556

0.00017 0.2### 7#77.6727 0.00564 0.00021 0.03600 0.00#75 1000

12 0.34

3 200.655

0.000556

0.00020 0.35## #544.5736 0.00564 0.00021 0.0338# 0.01260 1000

14 0.44

1 257.#85

0.000556

0.00023 0.41## 11135.3358 0.00564 0.00021 0.03110 0.01573 1000

16 0.521

304.785 0.000556

0.00027 0.47## 12726.0#81 0.00564 0.00021 0.03071 0.0202# 1000

%

'

vl

/i

n

()

(Pgf/"

2

*t/"2

'v/"3s

/s

Re Rugosidad

relativa

f ,/

-gf/

"3

(Ptgf/"

2

1

0

0.00

#

112.#1

4

0.0001

#60.000

17

0.85 13430.76

55

0.00#4

#

0.00060 0.0340

0

0.1188

8

1000 118.87

8

12

0.012 150.552 0.0001#6 0.00020 1.0201 16068.7124 0.00#4# 0.00060 0.03300 0.16615 1000 166.14#

1

4

0.01

6

200.73

6

0.0001

#60.000

23

1.1#0

118746.83

12

0.00#4

#

0.00060 0.0315

0

0.2158

7

1000 215.86

8

1

6

0.02

0

250.#2 0.0001#6

0.000

27

1.360

121424.#4

##

0.00#4

#

0.00060 0.0310

0

0.2774

8

1000 277.47

5

1

8

0.02

5

313.65 0.0001#6

0.000

30

1.530

124175.37

7#

0.00#4

#

0.00060 0.0260

0

0.2#45

4

1000 2#4.53

8

11 | P á g i n a


12/15



2

0

0.03

0

376.38 0.0001#6

0.000

33

1.700

126781.18

74

0.00#4

#

0.00060 0.0255

0

0.3566

3

1000 356.63

4

22

0.037

464.202

0.0001#6 0.000371.8701 2#45#.3061

0.00#4#

0.00060 0.02500

0.42307

1000 423.066

2

4

0.04

4

555.78

8

0.0001

#60.000

40

2.040

132137.42

4#

0.00#4

#

0.00060 0.024

50

0.4#3

41

1000 4#3.41

4

Bamales de accesorios.

%*

'vl/i

n

()/

*t/"2

'v/"3s

v/s

(Pgf/"2

(Pa99e

:

gf/"2

;e

a99e:

/

;edi

10 0.00

6

0.0001

#6

0.000

17

0.85

00

75.27

6

63.2726

#

3.631# 172.#4

7812 0.00

#

0.0001

#6

0.000

20

1.02

01

112.#

14

#6.1868 3.#620 188.66

5414 0.01

2

0.0001

#6

0.000

23

1.1#

01

150.5

52

128.543

3

4.0242 1#1.62

6716 0.01

5

0.0001

#6

0.000

27

1.36

01

188.1

#

160.435

2

3.#827 18#.65

4118 0.02 0.0001

#6

0.000

30

1.53

01

250.#

2

217.047

4

4.414# 210.23

56

20 0.022

0.0001#6

0.00033

1.7001

276.012

235.4331

3.##75 1#0.3560

22 0.02

8

0.0001

#6

0.000

37

1.87

01

351.2

88

302.562

3

4.2783 203.73

0724 0.03

2

0.0001

#6

0.000

40

2.04

01

401.4

72

345.714

7

4.2720 203.43

04


13/15



46 20 74 0 0.3011

1

14.338

5

14 0.045

0.000346

0.00023

0.6737

26.325

%6.3845 %0.1##8

7

%#.5177

716 0.06

8

0.0003

46

0.000

27

0.76

##

3#.78

0

%1.46#5 %

0.0364

8

%

1.7370

718 0.0#

4

0.0003

46

0.000

30

0.86

61

54.##

0

4.6482 0.0#45

48

4.5022

#720 0.11

3

0.0003

46

0.000

33

0.#6

24

66.10

5 5.7#61

0.0#84

13

4.6863

4722 0.15

1

0.0003

46

0.000

37

1.05

86

88.33

5

15.#183 0.2250

#

10.718

5#24 0.18

5

0.0003

46

0.000

40

1.15

4#

108.2

25

25.3578 0.3133

4#

14.#21

4

'%)

'v () *t 'v v (P (Pa99

e:

;e

a99e:

;edi

l/i

n

/ /"2 /"3s /s gf/"2 gf/"2 /

10 0.01 0.0003

46

0.000

17

0.48

12

125.4

60

121.27

8#

6.#615

07

331.50

0312 0.01

4

0.0003

46

0.000

20

0.57

74

175.6

44

16#.81

74

6.##48

47

333.08

7#14 0.01

#

0.0003

46

0.000

23

0.67

37

238.3

74

230.70

77

7.2225

04

343.#2

8816 0.02

5

0.0003

46

0.000

27

0.76

##

313.6

50

303.#8

22

7.5462

27

35#.34

4118 0.03

1

0.0003

46

0.000

30

0.86

61

388.#

26

377.12

71

7.6711

2

365.2#

1420 0.03

6

0.0003

46

0.000

33

0.#6

24

451.6

56

437.52

11

7.4287

8

353.75

14

22 0.043 0.000346 0.00037 1.0586 53#.478 522.5053 7.388424 351.82#724 0.05

6

0.0003

46

0.000

40

1.15

4#

702.5

76

683.15

40

8.4418

16

401.##

12

%P

13 | P á g i n a


14/15



'vl/i

n

()/

(Pgf/

"2

*t/"2

'v/"3s

v/s

Re Rugosidad

relativa

f ,/

-gf/

"3

(Ptgf/"

2

10 0.082

47.#

7

0.0003

46

0.000

17

0.48

1

10105.0

52

0.00714

3

0.0003

4

0.03

1

0.034

84

1000 34.842

7

12 0.11 64.35

0.0003

46

0.000

20

0.57

7

12126.0

62

0.00714

3

0.0003

4

0.03

0

0.048

56

1000 48.555

14 0.148

86.5

8

0.0003

46

0.000

23

0.67

4

14147.0

73

0.00714

3

0.0003

4

0.02

#

0.063

8#

1000 63.885

7

16 0.1#1

111.

7

0.0003

46

0.000

27

0.77

0

16168.0

83

0.00714

3

0.0003

4

0.02

8

0.080

57

1000 80.565

3

18 0.254

148.

6

0.0003

46

0.000

30

0.86

6

1818#.0

#3

0.00714

3

0.0003

4

0.02

7

0.0#8

32

1000 #8.323

8

20 0.30

4

177.

8

0.0003

46

0.000

33

0.#6

2

20210.1

04

0.00714

3

0.0003

4

0.02

62

0.1177

# 1000

117.7#

08

22 0.356

208.

3

0.0003

46

0.000

37

1.05

#

22231.1

14

0.00714

3

0.0003

4

0.02

6

0.141

44

1000 141.43

8

24 0.405

236.

#

0.0003

46

0.000

40

1.15

5

24252.1

25

0.00714

3

0.0003

4

0.02

5

0.161

85

1000 161.85

Observaciones

A lo largo de la experimentaci!n3 note #ue abía varias 2ugas en la tubería así

mismo como en la mala lectura de las di2erencias de presi!n en el man!metro de

'g (a #ue en dos ocasiones no sacamos una burbuja contenida en el mercurio (

tuvimos #ue repetir esa serie de lecturas.

Conclusiones

on lo obtenido en la experimentaci!n se conclu(e #ue a medida #ue se aumenta

la longitud del tramo en donde se reali"an las mediciones respectivas a la

caída de presi!n3 estas van a acer ma(ores3 por lo #ue se veri2ica la

proporcionalidad #ue a( entre la perdida de energía ( la longitud ( un aumento

en el caudal produce una elevaci!n en las caídas de presi!n3 debido a #ue3 en una

secci!n de tubería de 4rea constante3 la velocidad va a acer ma(or3 por lo tanto

las pérdidas de energía se incrementaran.Las di2erencias entre las medidas experimentales ( te!ricas3 radican en parte a la

sensibilidad ( calibraci!n del man!metro3 pues cual#uier entorpecimiento del

sistema acía #ue los datos cambiaran abruptamente.

on todo lo anterior se establece #ue a menor di4metro de la tubería ma(or ser4

el valor de la perdida de presi!n3 así como #ue estas pérdidas tienen un valor

menor si el 2luido pasa por accesorios o v4lvulas contenidas en la tubería.

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por lo investigado en la literatura se puede concluir #ue aun#ue no se

experimento las ma(ores caídas de presi!n est4n presentadas en los accesorios

#ue est4n colocadas en las redes de tuberías ( entre estos los #ue producenma(ores caídas de presi!n son los codos ( la v4lvula de globo.

Quintana &alaga 'eid(

#iblio$ra%ía

&JL>3 Bobert L.3@&ec4nica de Fluidos Aplicada3 Ed. Prentice 'all6 &éxico3

,GG3,/$0,/pp.

7ird3B.7.3 Fen!menos de >ransporte3 Ed.Beverte6Espana3,GG3,-/0,$$ pp.

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Pract 3 Caida de Presion