PÉRDIDAS POR FRICCIÓN DE FLUJO EN TUBERÍAS, VÁLVULAS Y ACCESORIOS

MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

PRÁCTICA # 4

“PÉRDIDAS POR FRICCIÓN DE FLUJO EN TUBERÍAS, VÁLVULAS Y ACCESORIOS”

INTEGRANTES:

Alarcón Carrillo Erandy

Cervantes Posadas Diego

Ontiveros Rodríguez Isaac

Valdez Vásquez Antonio

Grupo: 4AM1

PROFESORAS:

CLAUDIA VELÁZQUEZ CONTRERAS

LETICIA RAYMUNDO NUÑEZ

INTRODUCCIÓN

El análisis de flujo de tuberías es el que causa la caída de presión, porque está directamente relacionado con la potencia necesaria para que una bomba mantenga el flujo. Una caída de presión ocasionada por efectos viscosos representa una pérdida irreversible de presión.

La fricción es la fuerza de rozamiento que se opone al movimiento. Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscópicas, entre las superficies en contacto. Se relaciona con la caída de presión y las pérdidas de carga durante el flujo. Puede ocurrir debido a la forma o a la superficie y es función de las propiedades del fluido: viscosidad, la velocidad de circulación, diámetro de la tubería y la rugosidad.

• Pérdidas de Carga por Fricción.

En el análisis de los sistemas de tuberías, las pérdidas de presión comúnmente se expresan en términos de la altura de la columna de fluido equivalente llamada pérdida de carga. La pérdida de carga en una tubería es la pérdida de energía dinámica del fluido debida a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene. La pérdida de carga se produce por la viscosidad y se relaciona directamente con el esfuerzo de corte de la pared del tubo.

Las pérdidas de carga pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc. Estas dependen de:

⎫ El estado de la tubería: tiempo en servicio, presencia de incrustaciones, corrosión, etc.

⎫ El material de la tubería

⎫ Velocidad del fluido

⎫ Longitud de la tubería

⎫ Diámetro de la tubería

• Pérdidas por accesorios

El fluido en un sistema de tubería típico pasa a través de varias uniones, válvulas, flexiones, codos, ramificaciones T, entradas, salidas, ensanchamientos y contracciones, además de los tubos. Dichos componentes (accesorios) interrumpen el flujo continuo del fluido y provocan pérdidas adicionales debido al fenómeno de separación y mezcla del flujo. En un sistema típico, con tubos largos, estas pérdidas son menores en comparación con las pérdidas de carga por fricción en los tubos y se llaman pérdidas menores. Las pérdidas menores se expresan en términos del coeficiente de pérdida k o también llamado coeficiente de resistencia.

OBJETIVO GENERAL

• Determinar con el equipo del banco de hidrodinámica y accesorios la caída de presión para distintos accesorios y válvulas de diferentes tamaños y materiales de construcción. Comparar con el calculado a partir de la ecuación de Bernoulli y de Hazen Williams.
• Comprobación del teorema de Bernoulli.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Identificar los diferentes accesorios y válvulas, así como su material de construcción y tamaño.
• Estudio del comportamiento de codos de 90° y 45° de distintos tamaños.
• Estudio del comportamiento de divisores en tes y yes de diferente diámetro.
• Estudio del ensanchamiento y reducción de tipo campana.
• Estudio del comportamiento de válvulas de globo y bola fabricados de diferentes materiales y de diferentes diámetros.
• Determinar el factor de fricción para válvulas y accesorios.
• Comparativo de la caída de presión en cada accesorio.
• Comparar los valores obtenidos experimentalmente con la ecuación de Hazen- Williams.
• Comparar los valores obtenidos experimentalmente con la ecuación de Bernoulli.
• Comparar la caída de presión a través de accesorios variando el flujo.

MATERIAL Y EQUIPO

• Banco de base hidrodinámica DL7000
• Tanque de alimentación
• Bomba centrifuga con motor de velocidad variable de capacidad 0.5 HP, 1750 rpm
• Válvula de regulación de flujo tipo de diagrama
• Modulo para estudio de caídas de presión en válvulas y accesorios diseñado para ser acopiado al banco base DL 7000.
• Tubería de PVC cédula 80 y ½ in.
• Codos de 90 y 45 grados fabricados en PVC cédula 80.
• Reducción tipo campana cédula 80 de ½ in a ¾ de pulgada.
• Reducción bushing a ¾ de ½ pulgada.
• Tee PVC cédula 80 de media pulgada de diámetro.
• Tee PVC cédula 80 de una pulgada de diámetro.
• Yee PVC cédula 80 de media pulgada.
• Yee PVC cédula 80 de una pulgada de diámetro.
• Válvula de globo en bronce de media pulgada.
• Válvula de globo en bronce de una pulgada.
• Válvula de bola de acero inoxidable de media pulgada.
• Válvula de bola en PVC de media pulgada.
• Válvula de bola en PVC de una pulgada.  

PROCEDIMIENTO

EXPERIENCIA 1

1. Identificar el diámetro de tuberías y material de construcción.
2. Identificar los tipos de válvulas, tamaño y material de construcción.
3. Identificar los distintos accesorios, tamaño y material de construcción.
4. Anotar el nombre de los accesorios y válvulas en el diagrama de la figura.

EXPERIENCIA 2

1. Alinear la tubería, cerrando todas las válvulas a excepción de la 5.
2. Presionar el botón verde de puesta en marcha de la bomba.
3. Regular velocidad de operación al porcentaje deseado sobre 1750 RPM, así el 100% significa operación a 1750 rpm. Se sugiere trabajar entre el 80% y el 100%.
4. Regular el flujo de alimentación por medio de la válvula de regulación tipo diafragma, comenzando con el flujo más alto que indique el rotámetro.
5. Medir la caída de presión de la válvula 5, colocando la manguera que está conectada al manómetro relleno de glicerina a la entrada de la válvula, leer en la caratula del manómetro.
6. Repetir desde el punto 5, pero para seis flujos distintos
7. Registre el flujo y las presiones de entrada y salida para la válvula, en cada caso, así como la velocidad de la bomba.  

EXPERIENCIA 3

1. Con base a la primera experiencia elija la velocidad de la bomba (alrededor del 80 %) y el flujo de alimentación Q. Registre los datos.
2. Alinear la tubería cerrando las válvulas de tal forma que se vaya midiendo la caída de presión de cada aditamento, de la forma descrita anteriormente. Registre los datos.

RESULTADOS

• EXPERIENCIA I

Tabla 1. Clasificación de aditamentos y caída de presión

Para 1 pulgada:

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