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• Darlene Paniagua

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PRÁCTICA 10: EVALUACIÓN DE PÉRDIDAS LOCALIZADAS 1. OBJETIVOS 1.1 Calcular experimentalmente el factor de pérdida “K” de varios accesorios 1.2 Calcular experimentalmente la longitud equivalente “Le” de varios accesorios 1.3 Comparar los valores obtenidos de “K” y “Le” con los reportados por los textos. 2. EQUIPO EMPLEADO 2.1 Red de tuberías 2.2 Accesorios: codo estándar de 90°; válvula de bola; y te paso directo 2.3 Medidor de caudal 2.4 Flexómetro 2.5 Transductores de presión 3. CONCEPTOS TEÓRICOS 3.1 CONCEPTOS Y DEFINICIONES: Las pérdidas localizadas son debidas a la presencia de válvulas, junturas, cambios en el tamaño de la trayectoria de flujo y cambios en la dirección de flujo. Estas pérdidas generalmente son pequeñas en comparación con las pérdidas friccionales, y por consiguiente se hace referencia a ellas como pérdidas menores. Las pérdidas menores ocurren cuando hay un cambio en la sección cruzada de la trayectoria de flujo o en la dirección de flujo, o cuando la trayectoria de flujo se encuentra obstruida, como sucede con una válvula. La energía se pierde bajo estas condiciones debido a fenómenos Físicos bastante complejos. La predicción teórica de la magnitud de estas pérdidas también es compleja, y por tanto, normalmente se usan los datos experimentales. 3.2 FÓRMULA GENERAL PARA EVALUAR PÉRDIDAS LOCALIZADAS

KV 2 hL  2g hL: Pérdida menor o pérdida localizada en m, ft. V: Es la velocidad de flujo promedio en el conducto en la vecindad donde se presenta la pérdida menor.

K: Es el coeficiente de resistencia, no tiene unidades, pues presenta una constante de proporcionalidad entre la pérdida de energía y la cabeza de velocidad. La magnitud del coeficiente de resistencia depende de la geometría del dispositivo que ocasiona la pérdida y algunas veces depende de la velocidad de flujo, ésta se reporta en numerosos manuales y se determina experimentalmente. 3.3 CONCEPTO DE LONGITUD EQUIVALENTE: Le También se puede hallar una longitud de tubería del mismo diámetro del accesorio que produzca igual pérdida de energía que éste. A esa longitud propia de cada accesorio se le denomina longitud equivalente. Es decir, las pérdidas menores se pueden expresar en términos de una longitud equivalente de tubería, Le, que tenga la misma pérdida de carga para el mismo caudal, así

Le V 2 K*V 2 fT * * = D 2g 2g ó

Le 

K *D fT

El valor de K se reporta en la forma:

L  K = fT   e  D El término fT es el factor de fricción en el conducto al cual está conectada la válvula o juntura, tomado en la zona de turbulencia total, se calcula con la ecuación de Von Karman:   1 fT =  1.14  2*log 

    ε     D 

2

El valor de Le/D, Llamado la proporción de longitud equivalente, se reporta en tablas y se considera que es una constante para un tipo dado de válvula o juntura. El valor de Le se denomina la longitud equivalente. El término D es el diámetro interno real del conducto. 4. PROCEDIMIENTO 4.1 Abra la válvula reguladora de caudal, totalmente abierta; deje estabilizar el sistema durante unos minutos. 4.2 Mida las presiones de entrada y salida para cada accesorio, con la ayuda del equipo de medición de la presión (transductor o manómetro). 4.3 Lea el caudal de agua que circula por la tubería, a través del medidor de caudal. 4.4 Mida la temperatura del fluido y las longitudes de tramo recto para cada accesorio 4.5 Averigüe los diámetros de los accesorios, el fabricante y el material de la Tubería. Realice tres mediciones variando el caudal 5. DATOS EXPERIMENTALES Caudal

Codo de 90° Pentrada Psalida

Válvula de bola Pentrada Psalida

Te paso directo Pentrada Psalida

1 2 3

6. CÁLCULOS Y RESULTADOS 6.1 Calcule el factor de pérdida “K”; “Le”; “Le/D”, de forma experimental para cada accesorio, con ayuda de la ecuación de Bernoulli y sin despreciar pérdidas friccionales.

Figura 10.1: Válvula de bola

Accesorio

Factor de pérdida “K”

Longitud Proporción de longitud equivalente “Le” en equivalente “Le/D” metros

Válvula de bola, figura 10.1 Codo estándar 90, figura 10.2 Te estándar paso directo, figura 10.3 6.2 En el numeral análisis y discusión de resultados, haaga una comparación de lo obtenido experimentalmente con lo reportado por varios textos de la bibliografía. 6.3 Cómo afecta el valor de “K”, de cada accesorio, si se desprecian las pérdidas friccionales para cada accesorio?

Figura 10.2: Codo 90°

Figura 10.3: Te estándar

7. PREGUNTAS FORMULADAS 7.1 Haga una descripción breve, indicando las funciones principales, con la ayuda de diagramas, de las siguientes válvulas de uso más común en la ingeniería: compuerta, globo, ángulo, bola, verificación tipo giratorio y tipo bola, mariposa, válvula de pie con pivote y coladera. 7.2 Determine la pérdida de energía en pies para una contracción súbita para un conducto de acero Calibre 80 de 4 pulgadas a uno de 1.5 pulgadas para un caudal de 250 gal/min. 7.3 Calcule las pérdidas totales de energía en m. Para el sistema mostrado en la figura. El caudal es 750 L/min de alcohol propílico a 25 C S=0.802 =1.92*10-3 Pa-s

7.4 Calcule la caída de presión a través de una válvula de globo completamente abierta colocada en una tubería de acero de 4 in cedula 40 que conduce 400gal/min de aceite de S = 0.87

Por: I. Q. M Sc: LUIS ALFREDO AGUILAR ROLDÁN Marzo 29 de 2019