Perdida de carga en accesorios 1. Objetivo.Objetivo.- Evaluar Evaluar experimentalmente la pérdida de carga en los diferentes accesorios del sistema hidráulico. 2. Fundamento Teórico eórico..- En las conducciones de uidos se requiere además de una tubería recta una gran variedad de accesorios, los mismos representan perdidas de carga adicionales llamadas pérdidas menores o secundarias. Se propusieron diversas fórmulas para el cálculo de diversas pérdidas de carga por frotamiento, cuando los uidos circulan en curvas, accesorios, etc. ero el método más sencillo es considerar cada accesorio o válvula como equivalente a una longitud determinada de tubo recto. Esto permite reducirlas pérdidas en los tubos, las válvulas o accesorios aun denominador com!n" la longitud equivalente del tubo de igual rugosidad relativa.#os accesorios pueden instalarse en el sistema mediante roscas o bridas. $ablando de u%o laminares, los datos sobre pérdidas por fricción de accesorios & válvulas son escasos, los datos de 'ittredge & (o)le& indica que la pérdida adicional por fricción expresada expresada como el n!mero de cargas de velocidad ' es constante para *!meros (e&nolds turbulentos. Sin embargo podemos guiarnos de la siguiente tabla"
Accesorio o Válvula # +-, (adio corto 2 Estándar en tramo 5ifurcación a la línea 7álvula de compuerta 7álvula de 8lobo tapón. 2apón 2apón 7álvula 9ngular 7álv. de columpio
Pérdidas Adicionales or Fricción !"resada como # $e % $e % $e % $e % 1''' &' 1'' &'' /, , 0,1 ,+ 3,1
,1
,4
+,6
4,+
,+
,1
34,
+,+
,0
,3
6,
3,
3,
,
30, +, 11,
+, , 0,
4, :,1 4,1
6, :, 4,
ara esta materia, además de una tubería recta se ve una gran variedad de ciertos accesorios, los cuales tienes perdida de carga adicionales ;erdidas menores<. ΔH TOT AL= ΔH Tuberiarecta + ΔH accesorio
Se puede plantear la ecuación de =arc& >eisbach para este tipo de cálculos de la siguiente manera" v ΔH accesorio = f ∙ ¿ ∙ D
2
2∙g
=onde" '" ?oe@ciente de pérdida de carga #e" #ongitud equivalente del accesorio, como si se tratara de una tubería recta 2.1. Tios de Accesorios( a< )nión )niversal * tio de +rida( #as conexiones que se observan a diario en las tuberías son las roscadas & tipo de 5rida"
#a unión Aniversal es un tipo de unión roscada, para conectar tuberías del mismo diámetro. En estas uniones las pérdidas de carga son mu& pequeBas & dependen solo del espacio de separación entre partes adecuadas. Si la ubicación de los pieCómetros para la realiCación de este traba%o, se encuentra separada de la unión & sobre las tuberías rectas, deben descontarse las pérdidas en estos tramos & las pérdidas totales, entonces" ΔH TOTAL=f ∙
( L + L ) v 1
D
2
∙
2
2∙g
+ ΔH ¿
b< Estrechamiento & ensanchamiento 5rusco" 2ambién llamado reducción, en este accesorio se producen pérdidas de carga notables &a que se presentan cambios de sección, variación de la dirección de las líneas de uido.
#a perdida de carga entre los puntos & dos es" ΔH Total= ΔH F 1 + ΔH F 2+ ΔH v + ΔH Estrechamiento
=onde" D$f érdida por fricción en tubería recta de longitud . D$f3 érdida por fricción en tubería recta de longitud 3. D$v érdida por cambio de velocidades 2
2
v2 −v1 ΔH v = 2g
F D$ estrechamiento " 2
v ΔH Estrechamiento = k ∙ 2g
#os valores de G & #e se pueden determinar de las tablas, grá@cos o mediante ecuaciones empíricas. c< ?odos.H Son elementos que se usan para cambiar la dirección de un uido, algunos cambian la velocidad.
El coe@ciente de pérdida de carga en tubos puede calcularse a partir de 2ablas & otras, en función del ángulo & la curvatura, diámetro nominal o mediante ecuaciones empíricas como la de >eisbach para codos +I. k =0.13 + 0.16 ∙
√( ) D R
7
Entonces, teniendo en cuenta las pérdidas de carga por fricción en los tramos # & #3, tenemos" ΔH Total= ΔHf L 1+ ΔHf L 2+ ΔH c
(eemplaCando cada término tenemos" ΔH T = f ∙
( L + L ) ∙ v 1
2
2
2 g∙D
2
v + K ∙ 2g
Entonces la pérdida de codo será" 2
v v ΔH c =f ∙ ¿ ∙ + K ∙ D
2g
2
2g
d< 7álvula de ?ompuerta.H Son dispositivos que se emplean para regular la velocidad & el caudal, que se clasi@can por su funcionamiento.
#as pérdidas de carga en la válvula dependerán de las raCones conocidas de su apertura de ella, a medida que se cierra las pérdidas de carga irán en aumento. ara este caso son válidas las ecuaciones" ΔH Total= ΔHf L 1+ ΔHf L 2+ ΔH c ΔH T = f ∙
( L + L ) ∙ v 1
2
2 g∙ D
2
2
v + K ∙ 2g
,. álculos * $esultados( Placa de Orico( +$/0A O PAA 0! O$/F//O 3Tuber4a Fe galvani5ado 16 17289( rimero se realiCan los cálculos para el primer dato" El caudal se transforma a unidades del SJ"
3
3
gal 3.785 l 1 m m 1 min 3 ∙ ∙ ∙ =0.00018925 min 1 gal 1000 l 60 seg seg
El cálculo de $ # es" H L = H 2− H 1 =0.538−0.536 =0.002 m H 2 O
El coe@ciente de fricción & la gravedad en #a aC que se usará en esta práctica es" K .603 8 +.0: mLsegM3 ara hallar la velocidad" v=
Q Q ∙ 4 0.00018925 ∙ 4 = = =0.022150 2 A ∙ D 2 ∙ 0.0381
ara hallar el n!mero de (e&nolds, se tiene como dato la viscosidad dinámica del agua a 1I? es '.''11& :seg7 m;2 & la ecuación"
ℜ=
v ∙ D 0.022150 ∙ 0.0381 = " ℜ= 6356.13259 ! 0.00115 1000
Entonces realiCando para todos los datos. Se muestran en la siguiente tabla" < 3gal7mi n9 6 4 1 / 0 : +
< 3m,7s9
$e
V13m7s9
,: +41 ,31 3/ ,6 101 ,60 :+ ,44 31 ,1 13 ,1/ :61
/61/,6 31+ :404,:4 641 1+6,1 146 303,3 /13 4:6,+ 0/ /+4+,/ :/+ +/:,6 +0:
,331 1+ ,3+166 141 ,6/+/ +63 ,446 6: ,1/:6 04 ,1+/0 + ,//41 400
=1 3m>2O 9
=2 3m>2O 9
?> 3accesorio 9
,16:
,16/
,3
,14
,161
,/
,144
,164
,
,14+
,163
,0
,114
,16
,36
,1/
,13+
,63
,10
,130
,44
Asando la ecuación" 2
v ΔH accesorio = f ∙k∙ 2∙ g
k =
k =
ΔH accesorio ∙ 2 ∙ g f ∙v
2
0.002 ∙ 2 ∙ 9.78 0.0372 ∙ 0.022150
" k = 0.85
Entonces se tiene"
Promedio
# ,:1:+4 :/ ,33:4 ,446431 /4 ,044+ 10 ,0/131 / ,:0 4 ,::4++ :4 ,16010 3
e70 34,33/ + 64,1146 // 4,/3114 1: 44,63: 4/,11:6 40,:6::0 41
e ,0++/ ,43+3 41 ,64/46 ,4/31+: +0 ,16/436 + ,10:/:3 :/ ,1++346 4:,4/+6 /+ 4,+6:+/ ,61+:1 16 :1
Entonces las gra@cas" •
@raica ?> vs. og $e ara tuber4a 16 B C
?> 3accesorio9 vs. log $e .1 .4 .6 ?> 3m9
D$ ;accesorio< .3 . 6.0 6.: 6.+
4
4. 4.3 4.6 4.4
log $e
@raca e70 vs. og $e ara tuber4a 16 B C
e70 vs. D .+ .0 .1 '
D .6 . .+ .0 3
31
6
61
4
41
e70
@raca e70 vs. D ara tuber4a 16 B C
1
e70 vs. D .+ .0 .1 '
D .6 . .+ .0 3
31
6
61 e70
4
41
1