TUBERIAS EN SERIE 1.INTRODUCCION.

El estudio del flujo en sistemas de tuberías es una de las aplicaciones más comunes de la mecánica de fluidos, esto ya que en la mayoría de las actividades humanas se ha hecho común el uso de sistemas de tuberías. Por ejemplo la distribución de agua y de gas en las viviendas, el flujo de refrigerante en neveras y sistemas de refrigeración, el flujo de aire por ductos de refrigeración, flujo de gasolina, aceite, y refrigerante en automóviles, flujo de aceite en los sistemas hidráulicos de maquinarias, el flujo de gas y petróleo en la industria petrolera, flujo de aire comprimido y otros fluidos que la mayoría de las industrias requieren para su funcionamiento, ya sean líquidos o gases. El transporte de estos fluidos requiere entonces de la elaboración de redes de distribución que pueden ser de varios tipos:

 

• Tuberías en serie.

• Tuberías en paralelo.

• Tuberías ramificadas.

• Redes de tuberías.

2.OBJETIVOS.

Determinar de manera experimental en el laboratorio la diferencia de la presión y comprobar teóricamente debido a los accesorios:

2reducciones 2 1, 2 reducciones 1 ½, 1 tee de ½, 2 uniones.

 

Realizar los cálculos para encontrar la pérdida de carga en cada uno de los accesorios y comparar los datos con los valores teóricos.

Comparar el caudal práctico calculado en laboratorio con el caudal teórico.

 

3.MARCO TEORICO.

 

3.1 SISTEMAS DE TUBERÍAS EN SERIE.

Debido al cambio en la tubería de la sección transversal a través de la ampliación y contracción, el sistema experimenta un cambio adicional en la presión estática.

 

Valores de K para diversos accesorios

Válvula esférica, totalmente abierta K = 10

Válvula de ángulo, totalmente abierta K = 5

Válvula de retención de clapeta K =2,5

Válvula de pie con colador K = 0,8

Válvula de compuerta abierta K = 0,19

Codo de retroceso K = 2,2

Empalme en T normal K = 1,8

Codo de 90o normal K = 0,9

Codo de 90o de radio medio K = 0,75

Codo de 90o de radio grande K = 0,60

Codo de 45o K = 0,42

 

Definición. Las tuberías en serie son aquel conjunto de tuberías que forman parte de una misma conducción y que tienen diferente diámetro.

Para obtener una solución al problema se deben considerar lo siguiente:

Balance de energía

a)VÁLVULA.

La válvula es un mecanismo que sirve para regular el flujo de una tubería y esta regulación pude ser desde cero (válvula totalmente cerrada), hasta el flujo total (válvula totalmente abierta), y pasa por todas las posiciones intermedias, entre esos extremos.

b)REDUCCION.

Son accesorios de forma cónica, fabricadas de diversos materiales y aleaciones. Se utilizan para disminuir el volumen del fluido a través de las líneas de tuberías.

c)TEE DE AGUA.

Permitirá colocar durante la práctica los manómetros para que se mida las presiones al inicio al final de la tubería en serie que se instalara durante la práctica.

d)UNION DE PVC.

Es un accesorio que utilizaremos para juntar tuberías del mismo diámetro y usaremos 2 una de ½ y otra de 1”.

e)REDUCCION DE PVC.

Este accesorio permitirá cambiar el diámetro de una tubería de pvc en la trayectoria del recorrido del fluido en la práctica usaremos 4 : dos de 2 a 1” y dos de 1 a ½ “ .

f)BOMBA CENTRÍFUGA.

Bomba que consta de un impulsor fijado a un eje rotativo dentro de una carcasa la que posee una entrada y una conexión de descarga. Las bombas centrífugas, también denominadas rotativas, tienen un rotor de paletas giratorio sumergido en el líquido.

4.CALCULOS Y RESULTADOS.

Determinar el caudal que circula por el sistema de tuberías en serie que se muestra en la figura.

TABLA N°1. TIEMPO Y VOLUMEN PROMEDIO.

 

TIEMPOS   Volumen (ml) CAUDAL

t1 1.51 V1 = 425 0.28145695

t2 1.9 V2 = 410 0.21578947

t3 2.12 V3 = 410 0.19339623

t4 1.93 V4= 430 0.22279793

 CAUDAL PROMEDIO

(lts/seg)0.22836015

1.- POR LA ECUACION DE ENERGIA.

CONDICIONES DE FRONTERA 

asumiendo que el flujo es turbulento

Luego:

Según los datos

Reemplazando:

 

2.- SEGÚN LA ECUACIÓN DE CONTINUIDAD

ENTONCES

PARA

3.- CALCULAMOS

Hallamos K:

Para 41°:

Por lo tanto

Entonces

 

Hallamos K: PARA 48°

 

 

 

4.- REEMPLAZANDO LAS EXPRESIONES EN LA ECUACION DE

 

 

 

5.- HALLAMOS

 

]

 

]

 

 

 

De (1), (2) y (3) se obtiene

 

 

 

Teniendo la expresión

 

Primera iteración.

Asumiendo f=0.02

 

 

Segunda iteración.

 

 

 

Reemplazando

m/s

Tercera iteración

 

 

Entonces

m/s

El caudal es de: 

5.CONCLUSIONES.

Comprobamos que los resultados obtenidos en el laboratorio varían un poco con los resultados teóricos pues las mediciones no tienen mucha precisión.

La presión varía de acuerdo a los diámetros durante el recorrido del fluido ya que la rugosidad es la misma.

La velocidad depende de la sección de la tubería y de la presión que se origina en cada tramo de esta.

Determinamos el caudal teórico y lo comparamos con el caudal practico hallado en el laboratorio y concluimos que varía un poco.

6.BIBLIOGRAFIA.

http://www.miliarium.com/Prontuario/MedioAmbiente/Aguas/PerdidaCarga

Mecánica de fluidos, STREETER Víctor, editorial McGrawHill, año 1998

http:www.artemisa.unicauca.edu.co/~hdulica/ayudas_fpresion.pdf

http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/cramirez/documentos/MF_Tema_7_Flujo_en_sistemas_de_tuberias.pdf

7 ANEXOS.

ARMANDO EL SISTEMA DE TUBERIA EN SERIE

REALIZACION DE LA PRACTICA DE UNA TUBERIA EN SERIE.