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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS

EXTRACTIVAS

ACADEMIA DE OPERACIONES UNITARIAS.

FLUJO DE FLUIDOS.

LABORATORIO DE FLUJO DE FLUIDOS.

“PRÁCTICA 5 BOMBAS CENTRIFUGAS Y SUS CURVAS CARACTERISTICAS.”

EQUIPO 4.

INTEGRANTES:

CALVILLO PAZ MARIA DEL CARMEN

CHÁVEZ LÓPEZ LETICIA NATALY

HERNANDEZ GRANILLO SONIA

MENDOZA PÉREZ DANIELA SOFIA.

SÁNCHEZ AVENDAÑO JOSÉ LUIS.

VARGAS VIDAL MARITZA BERENICE

GRUPO: IM!".

PROFESOR: MEDINA HUERTA JOSÉ MANUEL.

Objetivos.


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Objetivo general. Determinar y analizar los factores que inuyen en lacaída de presión en tuberías, válvulas y accesorios.

Objetivos particulares.

Determinar la caída de presión por fricción en tubos rectos de

diámetros y rugosidades diferentes y observar cuál de estos dosfactores es más determinante en la ciada de presión.

Determinar la caída de presión por fricción a trav!s de accesoriosy válvulas en forma e"perimental.

#alcular la longitud equivalente en válvulas y accesorios ycomparar los resultados e"perimentales con los de la literatura.

1. Introducción.

$uc%os problemas ingenieriles se relacionan con ujos en conductoscomo ejemplos tenemos los siguientes& bombeo de petróleo por

tuberías, ujo de agua en canales abiertos, e"trusión de plásticos yujo de un uido a trav!s de un 'ltro. (n los problemas de ujo enconducciones se trata generalmente de obtener la relación e"istenteentre la caída de presión y la velocidad volum!trica de ujo, así tenemos que si se conocen las distribuciones de velocidad y presiónen el sistema, se pueden encontrar las relaciones que se desean.Debido a que para muc%os sistemas que presentan gran inter!s eningeniería no es posible calcular los per'les de velocidad y presión,%ay que recurrir a otros m!todos para encontrar la caída de presiónen función del caudal y la fuerza resistente en función de la

velocidad.

)ara ello se utilizan algunos datos e"perimentales de estas variablescon el 'n de construir grá'cas o correlaciones que permitan estimarel comportamiento de ujo de sistemas geom!tricamentesemejantes. )ara el establecimiento de estas correlaciones convieneutilizar variables adimensionales.

*sí tenemos que utilizando el análisis dimensional para eltratamiento del ujo a trav!s de conductos se obtienen losparámetros importantes del ujo de un uido incompresible en un

tubo circular y de sección transversal constante.


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+igura . -ección de tubería

as diferentes variables se combinan para obtener n/merosadimensionales independientes y de n/mero de acuerdo con elteorema de 0uc1ing%am. De esta manera la caída de presión en unatubería puede caracterizarse mediante la ecuación

Dónde&

Δp

ᵖ v2 2 n/mero de (uler

#omo la caída de presión se debe a la fricción del uido, este

parámetro se escribe, a menudo es reemplazado por Δp

ᵖ porh L

g

donde % es la 3p!rdida de carga4, así tenemos&

hl

V 2

g ´

pv D

µ =ℜ


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e

D 2 la razón de la rugosidad del tubo al diámetro del mismo y se

le conoce como la rugosidad relativa

os datos e"perimentales %an demostrado que la p!rdida de carga en

ujos totalmente desarrollados es directamente proporcional a larelación 5D. (ntonces, esta relación puede omitirse en la e"presiónfuncional, dando como resultado&

a función f, que varía con la rugosidad relativa y con el n/mero de6eynolds, se designa por medio de f, el factor de fricción. ("presandola p!rdida de carga en t!rminos de f , se tiene

#on el factor 7 del lado derec%o, la ecuación anterior es la relaciónque de'ne al f, o sea al factor de fricción de +anning. 8o e"iste unasola e"presión que prediga los valores de f para todos los patrones deujo, se %an encontrado 9e"perimentalmente: las siguientese"presiones para determinar este factor&

)ara ujo laminar& 6e ; 7


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a relación 5D, representa la longitud equivalente relativa y, escaracterística de cada accesorio, en la tabla , se presentan algunosvalores de 5D en accesorios.

>abla 5D

De acuerdo con el principio de conservación de energía? la energíatotal que entra al sistema debe ser igual a la energía total que saledel sistema. a ecuación de 0ernoulli , es un medio de e"presar laaplicación de la ey de #onservación de energía al ujo de uidosincompresibles en tuberías, realizando un balance entre los puntos y 7 de la 'gura se obtiene.

% puede despreciarse siempre y cuando el sistema no presentecambios de energía interna. (n concordancia con lo anterior, elcambio de energía interna en un ujo permanente, adiabático eincompresible se conoce tambi!n como la p!rdida de la carga.


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Tipos de Fluidos y sus propiedades.

)ara el uido en movimiento es de vital importancia y conocer laspropiedades que lo rigen, es fundamental primero que todo tener claroel concepto de uido. #uando se observa algo que tiene la %abilidad de

moverse en un ambiente sin conservar su forma original, %ablamos deun uido. $ás precisamente, es un estado de la materia con un volumeninde'nido, debido a la mínima co%esión que e"iste entre sus mol!culas.

os uidos, como todos los materiales, tienen propiedades físicas quepermiten caracterizar y cuanti'car su comportamiento así comodistinguirlos de otros. *lgunas de estas propiedades son e"clusivas delos uidos y otras son típicas de todas las sustancias. )ropiedades comola viscosidad, tensión super'cial y presión de vapor solo se puedende'nir en los líquidos y gases. -in embargo la masa especí'ca, el pesoespecí'co y la densidad son atributos de cualquier materia.

Propiedades de los fuidos.

• Estabilidad: se dice que el ujo es estable cuando sus partículassiguen una trayectoria uniforme, es decir, nunca se cruza entre sí.a velocidad en cualquier punto se mantiene constante el tiempo.

• Turbulencia: debido a la rapidez en que se desplaza lasmol!culas el uido se vuelve turbulento? un ujo irregular es

caracterizado por peque@as regiones similares a torbellinos.

• Viscosidad: es una propiedad de los uidos que se re'era elgrado de fricción interna? se asocia con la resistencia quepresentan dos capas adyacentes movi!ndose dentro del uido.Debido a esta propiedad parte de la energía cin!tica del uido seconvierte en energía interna.

• Densidad: es la relación entre la masa y el volumen que ocupa,es decir la masa de unidad de volumen.

• Voluen espec!"co: es el volumen que ocupa un uido porunidad de peso.

• Peso espec!"co: corresponde a la fuerza con que la tierra atrae auna unidad de volumen.


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• #ravedad espec!"ca: indica la densidad de un uido respecto ala densidad del agua a temperatura estándar. (sta propiedad esdimensional.

• Tensión super"cial: (n física se denomina tensión super'cial de

un líquido a la cantidad de energía necesaria para disminuir susuper'cie por unidad de área.

Tipos de Fluidos.

• Fluido ne$toniano: An uido neBtoniano es un uido cuyaviscosidad puede considerarse constante en el tiempo. a curvaque muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su tasade deformación es lineal y pasa por el origen. (l mejor ejemplo deeste tipo de uidos es el agua en contraposición al pegamento, la

miel o los geles que son ejemplos de uido no neBtoniano. Anbuen n/mero de uidos comunes se comportan como uidosneBtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura&el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales.

• Fluido no ne$toniano: es aqu!l cuya viscosidad varía con latemperatura y presión, pero no con la variación de la velocidad.(stos uidos se pueden caracterizar mejor mediante otraspropiedades que tienen que ver con la relación entre el esfuerzo ylos tensores de esfuerzos bajo diferentes condiciones de ujo,tales como condiciones de esfuerzo cortante oscilatorio.

Perdidas de presión priarias y secundarias en tuber!as.

-e conducen cuando el uido se pone encontacto con la super'cie de la tubería.

-e presentan solo entramos de tubería%orizontal y de diámetro constante.

-e producen en transiciones de latubería&

(nsanc%amiento, e"pansión

-e produce en todo tipo de

-ecundari

)rimarias

#aídas de

presión.


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%. DE&'((O))O E*PE(I+E,T')

%.1 Dia-raa de fujo

%.% Dia-raa de bloues


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%./ Tablas de datos e0perientales

7.C. tabla de la línea de tubo recto

orrida #v 2l3in4 Trao 5D67

del8

Trao I592l84

67 de l8

Trao +5,67

de 7-

1 < C. C.E 7.C

% 7 E. .F 7.G

/ H.< I.E C

8 I G G.I C.

G


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1 < 7.7 G 7. G.E% 7 7.C .7 7.E 7.G/ 7. E. 7.G H.E8 I 7.I 7ramo #D

∆ Pp=0.07m (1585−1000 )

Kg

m3∗9.81

m

s

9.81 Kg∗m Kgf ∗m2

=40.95 Kgf /m2

>ramo JK

∆ Pp=0.065m (1585−1000 )

Kg

m3∗9.81

m

s


=38.0250 Kgf /m2

>ramo $8

∆ Pp=0.03m (1585−1000 )

Kg

m3∗9.81

m

s


=17.55 Kgf /m2

o ?lculo de la velocidad de fujo dentro de la tuber!a.


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v=Gv

A

A=π

4di

2

>ramo #D.

A=π

4(0.0266)2=0.0006m2

Gv=14

L

min∗1m3

1000 L ∗1min

60s =0.0002

m3

s

v=0.0002

m3

s

0.0006m2=0.3889

m

s

>ramo JK.

A=π

4(0.0266)2=0.0006m2

Gv=14

L

min∗1m3

1000 L ∗1min

60s =0.0002

m3

s

v=0.0002

m3

s

0.0006m2=0.3889

m

s

>ramo $8.

A=π

4(0.0158)2=0.0002m2


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Gv=14

L

min∗1m3

1000 L ∗1min

60s =0.0002

m3

s

v=0.0002

m3

s

0.0002m2 =1

m

s

o ?lculo del ,@ero de (eynolds.

ℜ=di v

μ

>ramo #D.

ℜ=

(0.0266m )(0.3889 ms )(1000 Kgm3 )0.000891

Kg

m∗s

=11610.2581

>ramo JK.

ℜ=

(0.0266m )(0.3889 ms )(1000 Kgm3 )0.000891

Kg

m∗s

=11610.2581

>ramo $8.

ℜ=

(0.0158m )(1 ms )(1000 Kgm3 )0.000891

Kg

m∗s

=17732.8844

o ?lculo (u-osidad (elativa.

Rugosidad Relativa=

di


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>ramos #D.

Rugosidad Relativa=0.26mm

26.6mm=0.0098

>ramo JK.


26.6mm=0.0056

>ramo $8.


15.8mm=0.0095

o ?lculo del Factor de Fricción de Darcy.

Trao 5D AB C.C/C

Trao I59 AB C.C/=

Trao +5, AB C.C/=

A4 ?lculo de las a!das de Presión.

! =f L v

2

2di g

" =( gg# )

∆ P= ! ∗"

>ramo #D.

! =

(0.030 ) (1.447m )(0.3889 ms )2

2 (0.0266m)

(9.81

m

s2

)

=0.0126m

" =1000

Kg

m3∗9.81

m

s


=1000 Kg /m3


14/20

∆ P=0.0126 m∗1000 Kg

m3

=12.6 Kgf /m2

>ramo JK.

! =

(0.038 ) (1.447m )(0.3889 ms )2

2 (0.0266m)(9.81 ms2 ) =0.0159m

" =1000

Kg

m3∗9.81

m

s

9.81 Kg∗m

Kgf ∗m2

=1000 Kg /m3

∆ P=0.0159m∗1000 Kg

m3

=15.9 Kgf /m2

>ramo $8.

! =

(0.038 ) (1.447m )(1 ms )2

2

(0.0158

m )(9.81

m

s2

)

=0.1774 m

" =1000

Kg

m3∗9.81

m

s


=1000 Kg /m3

∆ P=0.1774 m∗1000 Kg

m3

=177.4 Kgf /m2

-4 ?lculo de las (elaciones de Presión.

( ∆ Pp )$ − D(∆ Pp ) % −&

=a


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( ∆ Pp ) ' − ( (∆ Pp ) % −&

=)

(∆ P* )$ − D

(∆ P* ) % −& =#

( ∆ P* )$ − D(∆ P* ) % −&

=d

a=

40.95 Kgf

m2

38.0250 Kgf

m2

=1.0769

)=

17.55 Kgf

m2

38.0250 Kgf

m2

=04615

#=

12.6 Kgf

m2

15.9

Kgf

m2

=0.7925

d=

177.4 Kgf

m2

15.9 Kgf

m2

=11.1572

%. Tablas de resultados.

%..1 Tabla de resultados tubo recto 5D


16/20

%..% Tabla de resultados tubo recto I59

%../ Tabla de resultados +5,


17/20

%..8 tabla de resultados l!nea de accesorios '5>

%.. tabla de resultados l!nea de accesorios E5F


18/20

%..; tabla de resultados l!nea de accesorios #57

%..< tabla de resultados l!nea de accesorios O5P

ANÁLISIS DE RESULTADOS.

D#$%&'( )% *+,-#,+& *( $(,#)'%*/, ,( /0,($1%$/& %)2#&/, 3%-'/$(, +45/$'%&'(, (&'$( )/,-#%)(,6


19/20

• S( /0,($1 7#( (& )%, '%0)%, *( $(,#)'%*/, *( )% .8." 9%,'% )% .8.:; 7#( ()$(& %) -%40+/ *( 1()/-+*%*(,; 7#( (,'?& 5$(,(&'(, (&-%*% '$%4/ *( '#0($@%; -?)-#)/ (& () -#%) ,( 1( %3(-'%*/ 5/$ () *+?4('$/ +&'($&/ *(

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