a) Nombre del Laboratorio: Mecánica de fluidos

b) Nombre del alumno: 

c) Fecha: viernes 13–15

d) Nombre del tema: CAÍDA DE PRESIÓN EN TUBERÍAS Y ACCESORIOS CÁLCULO DE LONGITUDES EQUIVALENTES

e) Objetivos:

a. Determinar la caída de presión en tuberías rectas de diámetros y rugosidades diferentes.

b. Comparar las caídas de presión experimentales con las calculadas teóricamente.

c. Conocer y evaluar las pérdidas de energía por fricción a través de válvulas y accesorios y calcular su longitud equivalente.

GUÍA DE ESTUDIOS

  1. ¿Qué se entiende por diámetro nominal?

El diámetro nominal no es ni el diámetro interno ni el diámetro externo, pero sí una aproximación del diámetro externo para tuberías menores de tres pulgadas y del diámetro interno para tuberías de diámetro nominal entre 3 y 12 pulgadas. Los diámetros nominales varían desde 1/8 hasta 30 pulgadas.

  1. ¿Qué significa el número de cédula?

El espesor de la pared del tubo se indica por el número de cédula, el cual es función de la presión interna de trabajo y de la resistencia mecánica del material de construcción de la tubería.

Número de cédula = 1000 P /σ tensión

Donde, P :Presión interna de trabajo, Pa o kg/m2

σ tensión: Resistencia permisible del material, Pa o kg/m2

Los números de cédula más comunes son: 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 y 160. El espesor de la pared del tubo se incrementa conforme el número de cédula; en el caso de la tubería de acero, la cédula 40 es la más usada.

  1. ¿Cómo se clasifican las tuberías?

Metalicas, no metálicas y mixtas

  1. ¿Cómo se clasifican las válvulas?
  2. Deben usarse abiertas o cerradas (No controlan)
  • Válvula de compuerta
  • Válvula de bola
  • Válvula de cuadro o macho
  1. Reducen parcialmente el flujo (controlan)
  • Válvula de globo
  • Válvula de aguja
  • Válvula de ángulo
  • Válvula de mariposa
  • Válvula de diafragma
  • Válvula de abrazadera
  1. Para evitar contraflujos
  • Válvula de pie de bola
  • Válvula de retención o check
  1. Para control de presión
  • Válvula de seguridad y relevadora
  • Válvula reguladora de presión
  • Válvula de pistón
  1. Para otro tipo de control
  • Válvula solenoide
  • Válvula reguladora de flujo
  • Válvula reguladora de temperatura
  1. ¿A qué se debe la caída de presión en tuberías?

La caída de presión que experimenta un fluido al pasar a través de una tubería, es debida a la energía perdida por el rozamiento (fricción) del fluido con las paredes internas del tubo y al rozamiento entre dos capas adyacentes del mismo fluido.

  1. ¿De qué factores depende la caída de presión en una tubería?

En general, la caída de presión de un fluido en una tubería, depende de tres factores:

  1. Características del tubo.

Diámetro

Longitud

Rugosidad de la superficie

  1. Naturaleza del fluido

Densidad

Viscosidad

  1. Condiciones de flujo
  2. ¿Cómo se puede calcular teóricamente la caída de presión en una tubería?

la caída de presión en una tubería se puede evaluar con la ecuación de Fanning que expresa que

Relacionando estas dos ecuaciones:

Por otro lado, la caída de presión o pérdidas por fricción en una tubería se pueden evaluar por medio de la ecuación de Darcy que se expresa como,

Donde,

D : Diámetro de la tubería, m

f : Factor de fricción de Fanning, adimensional

f ‘ :Factor de fricción de Darcy, adimensional

hf ; Caída de presión debida a la fricción en la tubería, J/kg

L :Longitud, m

v :Velocidad lineal media del fluido, m/s

  1. ¿A qué se le llama coeficiente de pérdidas del accesorio? ¿Para qué se utiliza?

En conducciones de corta longitud con muchos accesorios, las pérdidas por fricción debidas a los mismos pueden ser mayores que las correspondientes a la longitud recta de tubería. Las pérdidas por fricción en accesorios se pueden calcular por medio del coeficiente de pérdidas del accesorio kf de la siguiente forma:

Los valores de kf para los accesorios más comunes son:

Accesorio kf Válvula de asiento completamente abierta 10.0

Válvula de ángulo completamente abierta 5.0

Válvula de compuerta completamente abierta 0.2

Válvula de compuerta semi-abierta 5.6

Curvatura de 180 2.2

Te 1.8

Codo de 90 0.9

Codo de 45 0.4

Válvula de esfera completamente abierta 0.05

Válvula de esfera semi-abierta 2.0

Las pérdidas por fricción totales a través de una tubería con accesorios se pueden calcular sumando a las pérdidas por fricción en la tubería, las correspondientes a los accesorios instalados.

Para obtener la suma de perdidas por friccion en accesorios.

  1. ¿Qué es y para qué se emplea la longitud equivalente?

La longitud equivalente de un accesorio Le, representa una longitud hipotética de tramo de tubo recto, que originaría la misma pérdida de energía por fricción que dicho accesorio.

Las pérdidas de energía por fricción se calculan utilizando la ecuación de Fanning, sumando a la longitud total de la tubería, la longitud de cada uno de los accesorios instalados en la línea.