FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ¨Año de la lucha contra la corrupción e impunidad¨ CURSO : Mecanica de fluidos Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. TEMA SECCION : ANALISIS DE PERDIDAS DE CARGA EN VALVULAS :UNICA INTEGRANTES: HURTADO VASQUEZ RICARDO :Malca Vilca Cesar :Villoslada :Mario : : CICLO 2019 - 2 Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. ANALISIS DE PERDIDAS DE CARGA EN VALVULAS DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERDIDAS K - Resumen. (descripción de lo que se analizó y experimentó, aplicaciones, método aplicado, resultados y conclusiones) I. Generalidades: I. Generalidades: 1.1. Introducción. Importancia y/o Justificación. Debe plantearse con claridad el problema (o los problemas) que pretenden abordarse resaltando su importancia o aporte a la sociedad o la industria hidráulica. 1.2. Objetivos del proyecto Se indicarán los objetivos concretos del trabajo, los cuales deben enunciarse correctamente comenzando con un verbo en infinitivo (por ejemplo: calcular, determinar, analizar, obtener, etc.). II. Marco Teórico y conceptual 2.1. Observaciones y/o hipótesis asumidas para los cálculos, los métodos experimentales y otros parámetros. 2.2. Descripción procedimental (paso a paso) del método utilizado para la solución del problema analíticamente, y la construcción y ensayos en el equipo experimental. V. Discusión de Resultados: Describa y fundamente el comportamiento de los parámetros de interés de los resultados mostrados anteriormente (de cada una de las tablas y gráficas mostradas). VI. Conclusiones y Sugerencias. VII. Bibliografía. Describa los textos, revistas, papers o artículos utilizados redactándolos correctamente según las normas de redacción de referencias bibliográficas. (indique autores, titulo, editorial, edición, código ISBN, ciudad, país, números de páginas consultadas) Describa las webs o páginas de internet consultadas redactándolos correctamente según las normas de redacción de referencias bibliográficas. (indique URL, la fuente o institución que sustenta la información, fecha de consulta y que contiene la web consultada) VIII. Anexos. De la presentación y sustentación del proyecto: (viernes 13/12/19) Se presentará impreso y en archivo digital, redactado en formato Word, fuente arial 11, conteniendo las gráficas, fotografías, videos o imágenes pertinentes utilizadas en el trabajo. Se presentará un prototipo del equipo diseñado junto a la demostración de su funcionamiento y validación de los parámetros esperados. La sustentación se hará en forma colectiva (mínimo tres ponentes) pero la disertación se hará de forma individual de todo el proyecto Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. INTRODUCCIÓN El presente informe describe el trabajo desarrollado en el laboratorio de mecánica de fluidos sobre “PERDIDA DE CARGA EN TUBERIAS”, cuyo objetivo es determinar la perdida de carga de un flujo laminar y turbulento en una tubería y en base a ello realizar los gráficos correspondientes para contrastar la teoría con la práctica. La pérdida de carga está relacionada con otras variables fluido dinámicas según el tipo de flujo laminar o turbulento. Al realizar el trabajo se puede observar que en el régimen laminar los esfuerzos cortantes se pueden hallar en función de la distribución de velocidad y en el flujo turbulento se puede comprobar que la dependencia entre los esfuerzos cortantes y la velocidad es aproximadamente cuadrática. Como se puede comprobar en el trabajo de laboratorio de fluidos con el equipo, el flujo de un líquido en una tubería viene acompañado de una perdida de energía y en el caso de tuberías horizontales la perdida de carga se manifiesta como una disminución de presión en el sentido del flujo. Según el ejercicio desarrollado se puede comprobar que el régimen turbulento el factor de fricción depende además de Re y de la rugosidad relativa. Siendo una necesidad para la formación profesional de todo Ingeniero Civil esperamos contribuir en el desarrollo de este tema de importancia. Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. 1. OBJETIVO OBJETIVO GENERAL Determinar la pérdida de carga de un flujo laminar y turbulento en una tubería de hierro galvanizado. OBJETIVOS ESPECIFICOS - Comprender el estudio de las pérdidas tanto para flujo laminar y turbulento. - Graficar factor de fricción (f) Vs Número de Reynolds (Re) II. Marco Teórico y conceptual A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún dispositivo, ocurren pérdidas de energía debido a la fricción interna en el fluido. Como se indica en la ecuación de la energía, tales pérdidas de energía traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo. En la ecuación general de la energía: El término hL se define como la energía perdida por el sistema. Un componente de la pérdida de energía se debe a la fricción en el fluido en movimiento. La fricción es proporcional a la cabeza de velocidad del flujo y al cociente de la longitud entre el diámetro de la corriente de flujo, para el caso de flujo en conductos y tubos. Lo anterior se expresa de manera matemática en la ecuación de Darcy: Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. Dónde: Q=Caudal vol/t V= velocidad del flujo promedio (m/s o pie/s) P1 =fuerza sobre área F/A P2=fuerza sobre área F/A RE= K=2(P1-P2) DESARROLLO DE LA PRÁCTICA MATERIALES Mecanica Vl Módulo de tuberías en serie Termómetro Transportador Flexómetro Cronometro Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. Ilustración 1- Implementos a usar en la practica Fuente: Propia Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. METODOLOGIA Ilustración 1-Módulo de guia Ilustración 2-Módulo de tubería en serie Se verifica que el manómetro de presión de la motobomba este en ceros, se oprime el botón negro que enciende la motobomba y se toma la presión. Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. Ilustración 3-Manómetro de presión de motobomba Ilustración 4-Motobomba Verificamos que la válvula de del tubo inferior del módulo de tuberías en paralelo se encuentra cerrada y que la válvula del tubo del módulo de tuberías en serie este completamente abierta. TUBERIAS EN SERIE El sistema de tuberías en seria está compuesto por cuatro tramos en tubería de los siguientes diámetros: Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. TRAMO 1 2 3 4 DIAMETRO DE TUBERIA(PULGADAS) 1 3/4 1/2 1/2 Pérdida por fricción Para determinar estas pérdidas medimos las distancias entre los manómetros en cada uno de los tramos de la tubería, identificamos en diámetro respectivo y medimos el diámetro interno apoyándonos en la caja de muestras de niples de tubería. 2. PROCEDIMIENTO - Preparar el equipo de prueba en el banco hidráulico. - Verificar que los manómetros estén de manera vertical. Para Flujo laminar: - Poner V1 y VT1 en posición laminar - Prepare el manómetro de agua - Poner en marcha la bomba y abrir cuidadosamente la válvula de flujo del banco o grupo. - Llenar el tanque superior de agua hasta una altura constante, hasta que rebose el agua estando abierto la V2 del aparato. - Abrir completamente la válvula de control V2 para preparar el tubo de prueba y el resto de los conductos. - Utilizar la válvula de tres vías del manómetro de agua, para permitir que ésta circule por todos los conductos hasta que todo el aire haya sido expulsado. - Seleccione el manómetro de agua con VT2 y VT3. Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. - Para conseguir el máximo caudal, abrir completamente la válvula V2 del aparato. - Repetir la operación anterior para distintas posiciones de la válvula de control. Para Flujo Turbulento: - Poner V1 cerrado y VT1 en posición turbulento. - Cerrar la válvula de control del grupo o banco hidráulico y accionar la bomba. - Abrir completamente la válvula de control V2 para preparar el tubo de prueba y el resto de los conductos. - Utilizar las válvulas de tres vías VT3 del manómetro de agua, para permitir que esta circule por todos los conductos hasta que todo el aire sea expulsado. - Seleccionar los manómetros con VT2 y VT3, para altas presiones. - Una vez preparado el equipo se procede a la toma de datos. - Para conseguir el caudal, abrir completamente la válvula V2 del equipo. - Tomar las lecturas en los manómetros - Mediante la probeta graduada medir el volumen y el tiempo con el cronómetro. - Medir la temperatura del agua. Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. RECOLECCION DE DATOS Considere al fluido como agua a 25°C impulsado por una bomba o caída de agua a alta presión en una tubería de diámetro interno D, con un caudal Q (medido directamente del ensayo), una válvula globo y de compuerta y se pide: a) Diseñe y construya el equipo de ensayo con las tuberías de entrada de longitud mínima 30D, considerando los materiales, estructuras metálicas y otros accesorios seleccionados correctamente. b) Para una abertura de la válvula (6 posiciones), mida la caída de presión entre dos puntos antes y después de la válvula. Grafique estos valores. c) Determine las velocidades del flujo en función del caudal y el número de Reynolds del flujo d) Calcule el coeficiente de pérdidas K de la válvula. Grafique estos valores. e) Evalúe los resultados de los ítems b y d con datos del fabricante o de la bibliografía. Grafique sus resultados. Valvula1 VALVULA TIPO GLOBO N° Ensayo % Abertura 1 22% 2 38% 3 60% 4 80% 5 100% Mecanica Vl Caudal Velocidad (Litros/Min) Del Flujo (M/S) P1(bar) P2(bar) Re(adimensional) Coeficiente De Perdidas (K) 35 0.6 116.586 1.28* 10^-4 0.06 1336.548 3.42*10^-6 3.06 40 35.08 60 52.63 0.04 2005.203 2.88*10^-3 50 0.42 0.43 1670685 1.04*10^-8 Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. Valvula2 VALVULA TIPO BOMBA N° Ensayo 1 % Abertura Caudal Velocidad P1(bar) P2(bar) Re(adimensional) Coeficiente (Litros/Min) Del Flujo De Perdidas (M/S) (K) 22% 15 29.64 0.48 752.856 1.09*^-6 1505.712 2.95*10^-7 2 33% 30 59.28 0.52 3 50% 20 39.52 0.06 0.04 1003.808 2.56*10^-8 4 66% 40 79.051 0.64 0.48 2007.89546 5.12*10^-8 5 100% 35 69.17 0.44 0.48 1756.918 1.67*10^-8 Valvula3 VALVULA TIPO TUBERIA N° Ensayo % Abertura Caudal Velocidad P1(bar) P2(bar) Re(adimensional) Coeficiente De (Litros/Min) Del Flujo Perdidas (K) (M/S) 1 20% 2 40% 35 122.8 0.46 1317.688.5 6.1*10^-8 3 60% 50 175.4 0.84 3334.1370 5.46*10^-8 4 80% 30 105.26 0.84 2008.203 1.44*10^-8 Mecanica Vl 0.76 Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. 5 100% 40 140.35 0.58 0.5 2673.6675 8.12*10^-9 Valvula4 VALVULA TIPO TUBERIA N° Ensayo % Abertura 1 Caudal Velocidad P1(bar) (Litros/Min) Del Flujo (M/S) 20% 39.37 0.16 P2(bar) Re(adimensional) Coeficiente De Perdidas (K) 4999.99 2.06*10^-7 1999.996 2.84*10^-8 1499.87 1.43*10^-8 5 2 40% 20 157.48 0.7 0.35 3 60% 15 118.1 0.1 4 80% 45 354.3 0.64 0.28 4499.61 5.74*10^-9 5 100% 20 157.48 0.54 0.42 2380.996 9.67*10^-9 Graficar y discutir: 1) (P1-P2)vs Re 2) 2K vs %abert 3) Eu vs Re 4)K vsRe Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui. Bibliografia SHAMES, Irving H.; Mecánica de Fluidos, 3ra Edición. Santa Fe de Bogotá. Colombia. McGraw–Hill, 1995. 814 págs. ISBN: 958-600-246-2. FOX, R. W.; A. T. McDonald; Introducción a la Mecánica de Fluidos; 2da Edición, México, Editorial McGRAW-HILL. 1990. 745 p. ISBN: 968-451-731-8. CENGEL Y.; CIMBALA J. Mecánica de Fluidos. 2da edición. México. McGraw-Hill Interamericana. 2006. 915 págs. ISBN: 970-10-5612-4. Mecanica Vl Docente: Ms. Ing. Luis Julca Verástegui.
