INFORME 3 Pérdidas de Enegía Por Accesorios

7/18/2019 INFORME 3 Pérdidas de Enegía Por Accesorios.

http://slidepdf.com/reader/full/informe-3-perdidas-de-enegia-por-accesorios 1/40

LABORATORIO #4

PÉRDIDAS GENERADAS POR ACCESORIOS

Presentado por:

JAIRO ALONSO RODRIGUEZ APARICIO

GERARDO ANDRÉS BARN BERNAL

OSCAR JA!IER BURGOS

"ENC" NATAL" NIO CARDENAS

NATALIA $ATERINE JI%INEZ NUEZ

&ILLIA% CA%ILO ACOSTA 'AJARDO

(IDR)ULICA GENERAL

INGENIER*A A%BIENTAL'ACULTAD DE INGENIER*A

UNI!ERSIDAD PEDAGGICA " TECNOLGICA DE COLO%BIA

TUNJA

+,-.



Ta/0a de Conten1do2

-2 INTRODUCCIN2............................................................................................ 4

+2 OBJETI!OS2..................................................................................................5

32 %ARCO TERICO2.........................................................................................6

32-2 Prd1das 0o5a0es...................................................................................... 6

32-2-2 Prd1das por a6p01a517n2...................................................................7

32-2+2 Prd1da por 5ontra5517n2....................................................................8

42 E8UIPOS2.................................................................................................... 10

.2 PROCEDI%IENTO2........................................................................................ 10

92 TO%A DE DATOS2.........................................................................................11

A2 Ta/0as2.........................................................................................................11

2 EJE%PLO DE C)LCULOS2............................................................................ 14

;2 AN)LISIS DE DATOS2...................................................................................18

<2 CUESTIONARIO2..........................................................................................19

<2-2 Cons=0tar > e?poner 0a e?pres17n te7r15a para 0as prd1das de ener@a en:A6p01a517n /r=s5a de =na 5ond=5517n > Red=5517n /r=s5a2.............................19

<2+2 Ana01ar 0a prd1da de ener@a por e?pans17n re5ta de 5ond=5517n adep7s1to2.........................................................................................................21

<232 Ana01ar 0a prd1da de ener@a por entrada de dep7s1to a 5ond=5517nten1endo en 5=enta 0a or6a de 0a entrada2........................................................22

<242 Cons=0tar > esta/0e5er 0a e?pres17n de prd1das en !ent=r6etro or1151o/o=100as > F0F=0as2........................................................................................24

<2.2 (a5er =na 50as115a517n apro?16ada de 0as F0F=0as de a5=erdo 5on 0a6a@n1t=d de 0as prd1das2................................................................................25

<2.2-2 !0F=0a esr15a 5on ros5a2..............................................................25

<2.2+2 !0F=0as de /o0a2.............................................................................26<2.232 !0F=0a en n@=0o 5on ros5a2...........................................................26

<2.242 !0F=0a esr15a 5on /r1das2.............................................................26

<2.2.2 !0F=0a de @0o/o o de as1ento2..........................................................27

<2.292 !0F=0a en n@=0o 5on /r1das2..........................................................27



<2.22 !0F=0a p15Han5Ha2..........................................................................27

<2.2;2 !0F=0a de CHe52............................................................................28

<2.2<2 !0F=0a de d1e2................................................................................. 28

<2.2-,2 !0F=0a de 5o6p=erta2..................................................................29

<292 Cons=0tar > esta/0e5er 0a e?pres17n de prd1das en !ent=r6etro or1151o/o=100as F0F=0as2...........................................................................................29

<22 Sea0ar 0os a5tores =e se de/en 5ons1derar para Ha00as 0os 5oe151entes $de prd1das para 5odos > 5=rFas2.....................................................................30

<2;2 Pro5ed161entos pr5t15os para deter61nar 0as prd1das en reK100as2...........30

<2;2-2 Perd1das por reK100as2........................................................................ 30

<2;2-2+2 E0 505=0o de 0a perd1da de 5ar@a para =na reK100a 016p1a p=edeee5t=arse por 6ed1o de 0a or6=0a s1@=1ente prop=esta por $1rs5H6er2........31

<2<2 E0a/orar 0as @r15as de prd1das de ener@a tota0 Fs2 Car@a de Fe0o51dad ( Fs !+M+@ en 66 para 5ada =no de 0os a55esor1os en5ontrados2 I@norando

e0 505=0o de prd1das por r15517n >a =e para este 5aso no son representat1Fas233

<2-,2 Co6parar 0os Fa0ores de $ o/ten1dos en 5ada 5aso 5on 0os ta/=0ados en0os te?tos2....................................................................................................... 38

-,2 CONCLUSIONES2.........................................................................................38

--2 BIBLIOGRA'*A2............................................................................................ 40

-+2 ANEOS2..................................................................................................... 40

-32 RECO%ENDACIONES2..................................................................................40

-2 INTRODUCCIN2



En las instalaciones hidráulicas a presión las pérdidas de carga están relacionadas

con la expresión de Bernoulli en las que analiza de manera más detallada como

varia de manera negativa las presiones en función de su carga de velocidad,

basándose en las líneas de altura geométrica, piezométrica y total

!as pérdidas son las que permiten que se pueda identificar el sentido del flu"o y

poder calcular la magnitud de caudales

!as pérdidas localizadas, secundarias o por accesorios son debidas al cambio de

cantidad de cantidad de movimiento que experimentan los fluidos en un cambio de

dirección, ya sea en una #$%, en un codo, estrechamiento, expansión Estas

pérdidas localizadas depende cuales hayan sido las formas en las que haya

variado la velocidad

+Q2



+2 OBJETI!OS2

O/Ket1Fos @enera0es2

&eterminar en forma experimental los coeficientes de pérdidas para

diferentes tipos de accesorios a lo largo de una tubería con ayuda del

banco hidráulico 'omparar los valores teóricos con los experimentales

O/Ket1Fos espe515os2

'omparar los valores de ( experimentales con los ( teóricos encontrados

en las tablas 'onsultar la expresión teórica de las pérdidas de energía en la ampliación y

contracción brusca de una conducción

32 %ARCO TERICO2

) medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o alg*n otro dispositivo acurren

pérdidas de energía debido a la fricción $ales energía traen como resultado una

disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flu"o hay tipos de

pérdidas que son muy peque+as en comparación, y por consiguiente se hace



referencia de ellas como perdidas menores, las cuales ocurren cuando hay un

cambio en la sección cruzada de la trayectoria de flu"o o en la dirección de flu"o, o

cuando la trayectoria de flu"os en encuentra obstruida como sucede en una

válvula, codos, $és, reductores de diámetro etc

32-2 Prd1das 0o5a0es

!as tuberías de conducción se utilizan en la práctica generalmente están

compuestas, por tramos rectos y curvos para a"ustarse a las características del

terreno, así como a los cambios en la geometría de la sección y de los distintos

dispositivos para el control de las descargas válvulas y compuertas- Estos

cambios originan pérdidas de energía localizados en el sitio mismo del cambiode geometría o de la alteración del flu"o $al tipo de perdida se conoce perdida

local .u magnitud se expresa como una fracción de velocidad,

inmediatamente aguas aba"o del sitio donde se produ"o la pérdida/ la formula

general de pérdida es,

h= K V

2

2g

H 0 pérdida de energía, en metros/

( 0 coeficiente, adimensional, está en función del n*mero de 1eynolds y de la

rugosidad del tubo dependiendo el material de revestimiento

V 2

2 g 0 'arga de velocidad aguas aba"o en la zona de alteración del flu"o, en

metros

32-2-2 Prd1das por a6p01a517n2

!a pérdida de cabeza debida a expansiones graduales ha sido investigada por

2ibson cuyos resultados se dan en la siguiente figura 3 $ubos difusores

análogos al que se muestra en la figura se usan com*nmente para la

recuperación de a presión en sistemas de fluidos )demás de ser una función



de la razón del diámetro y ángulo de expansión como se ilustra, el coeficiente

de pérdida real y la cantidad de aumento en la presión en la dirección del flu"o

depende de varios otros parámetros 4tros hechos de importancia en una

sección difusora dada incluyen la distribución del a velocidad, simetría de flu"o,espesor de la capa limite en la entrada y descarga libre o a través de un tubo

fi"ado a la salida .treeter 5 6ylie, 3788-

9igura 3 'oeficiente de pérdida por expansión cónica .treeter 5 6ylie,

3788-

32-2+2 Prd1da por 5ontra5517n2

!a pérdida de carga h, debida a la contracción brusca en la sección transversal

del tubo ilustrada en la figura : está su"eta al mismo análisis que la expansión

brusca, siempre que se conozca la magnitud de la contracción del chorro El

proceso de convertir la carga de presión en carga de velocidad es muy

eficiente, de aquí que la pérdida de carga de la sección 3 a la avena contracta

sea comparada con la pérdida de la sección ; en la sección :, donde la carga



de velocidad está siendo convertida en cabeza de presión .treeter 5 6ylie,

3788-

9igura : 'ontracción brusca de en una tubería .treeter 5 6ylie, 3788-

!a pérdida de carga en la entrada de una tubería desde un depósito, es

usualmente tomada como ;,<V

2

2 g si la orilla de la abertura es de forma

cuadrada =ara entradas bien redondeadas la perdida esta entre ;,;3 V

2

2 g y

;,;< V

2

2 g , y usualmente se puede despreciar =ara aberturas de reentrada

como un tubo que se extiende desde el deposito más allá de la pared, a

perdida se toma como 3,; V

2

2 g para paredes de tubos delgados .treeter 5

6ylie, 3788-



9igura > 'oeficiente ? para pérdida de carga en n*mero de carga de

velocidad, para diferentes entradas de tubo-Q2

!os datos experimentales muestran amplias variaciones en los coeficientes

para accesorios especiales =or e"emplo, los valores ? para la válvula de globo

completamente abierta varían de @ a :< dependiendo del tama+o y fabricante

) continuación se muestran valores representativos de ? .treeter 5 6ylie,

3788-

9igura @ 'oeficientes ? para diversas transiciones de tubería .treeter 5 6ylie



42 E8UIPOS2

Banco hidráulico

$ablero de pérdidas por accesorios 'ronometro =esas

.2 PROCEDI%IENTO2

.e conectó el aparato al banco hidráulico por la unidad de entrada =osteriormente se anotaron los diámetros de los tubos y las dimensiones

de los a"ustes mostrados en el diagrama

En seguida se abrió la válvula de salida cuidadosamente, para establecer un flu"o a través del sistema

!uego se procedió a nivelar los manómetros de agua, evitando que queden

con burbu"as de agua .e tomaron las medidas para diferentes caudales en el banco hidráulico =or *ltimo se registraron las diferencias de las lecturas de los manómetros

de la tabla anexa

92 TO%A DE DATOS2

A. Ta/0as2

%$@

T s 8 6Ms LECTURA DE DI'ERENCIA PIEZO%ETRICA 66Codo

re5to <,CodoR2C A6p01a517n Contra5517n C=rFa



- + 3 4 . 9 ; < -,3< :A8 ;;;;3 @7; @<; @:> >7< >7: >78 >78 >A8 >: >@@: :>> ;;;;:: <;; @@8 @3< >8: > >8@ >8@ >@A ><3 >38

:< :7>A ;;;;:A <3; @@; @@: >A3 ><3 >A> >A: >3@ >:3 :8

> :7<> ;;;;>3 <3< @>> >88 >@; >>; >@> >@> :8A :7: :@>>< >;@8 ;;;;>< <:< @:> >; >3; >;; >3< >3< :@@ :<A 373@ >:8: ;;;;> <>; @:; >A3 >;3 :73 >;7 >;7 :>> :@3 38

@< >:8@ ;;;;@3 <>; @:< >< :87 :7 :77 :77 :37 ::8 3<8< >@:: ;;;;@@ <>< @3> ><> :83 :A8 :87 :87 :;A :3> 3@3

<< ><8 ;;;;@A <@; @;8 >@< :; :<8 :7 :7 387 377 3:3

%$@ T s 8 6Ms

LECTURA DE DI'ERENCIA PIEZO%ETRICA 6Codo re5to

<, CodoR2C A6p01a517n Contra5517n C=rFa- + 3 4 . 9 ; < -,

3< :A8 ;;;;3 ;@7; ;@<; ;@:> ;>7< ;>7: ;>78 ;>78 ;>A8 ;>: ;>@@: :>> ;;;;:: ;<;; ;@@8 ;@3< ;>8: ;> ;>8@ ;>8@ ;>@A ;><3 ;>38

:< :7>A ;;;;:A ;<3; ;@@; ;@@: ;>A3 ;><3 ;>A> ;>A: ;>3@ ;>:3 ;:8> :7<> ;;;;>3 ;<3< ;@>> ;>88 ;>@; ;>>; ;>@> ;>@> ;:8A ;:7: ;:@>

>< >;@8 ;;;;>< ;<:< ;@:> ;>; ;>3; ;>;; ;>3< ;>3< ;:@@ ;:<A ;373@ >:8: ;;;;> ;<>; ;@:; ;>A3 ;>;3 ;:73 ;>;7 ;>;7 ;:>> ;:@3 ;38

@< >:8@ ;;;;@3 ;<>; ;@:< ;>< ;:87 ;:7 ;:77 ;:77 ;:37 ;::8 ;3<8< >@:: ;;;;@@ ;<>< ;@3> ;><> ;:83 ;:A8 ;:87 ;:87 ;:;A ;:3> ;3@3

<< ><8 ;;;;@A ;<@; ;@;8 ;>@< ;:; ;:<8 ;:7 ;:7 ;387 ;377 ;3:3

CALCULOS2

N8

6MS!-

6Ms!+

6Ms!-M

+V@ 6!+M

+V@ 6

PERDIDAS TOTALES 6Codore5to<, Codo A6p01a517n Contra5517n C=rFa

-W+ 3W4 .W9 W; <W-,3 ;;;;3 ;@:> ;:A: ;;;73 ;;;>< ;;@; ;;:8 C;;;A ;;>; ;;:8



: ;;;;:: ;<<> ;>@: ;;3<A ;;;A; ;;<: ;;>> C;;; ;;>8 ;;>>> ;;;;:A ;A@> ;>78 ;;:33 ;;;83 ;;; ;;83 C;;3: ;;@8 ;;@>@ ;;;;>3 ;A8 ;@< ;;>;3 ;;33< ;;8: ;;@8 C;;3> ;;< ;;@7< ;;;;>< ;8A8 ;<> ;;>8@ ;;3@ ;3;: ;;A; C;;3< ;;3 ;;A<

A ;;;;> ;7:3 ;<; ;;@>> ;;3AA ;33; ;;A; C;;38 ;;A ;;A> ;;;;@3 3;>< ;A@3 ;;<@ ;;:3; ;3;< ;;A8 C;;:; ;;8; ;;;8 ;;;;@@ 33;@ ;A8> ;;A:: ;;:>8 ;3:: ;;: C;;:3 ;;8> ;;:7 ;;;;@A 33<7 ;3 ;;A8< ;;:A: ;3>: ;;< C;;:3 ;;7; ;;8

!- M+V@ 66

!+M+V@ 66

PERDIDAS TOTALES 66Codo re5to <, Codo A6p01a517n Contra5517n C=rFa

-W+ 3W4 .W9 W; <W-,73> ><; @; :8 CA >; :83<A; <78 <: >> C >8 >>

:33: 8;7 ; 83 C3: @8 @>>;; 33<: 8: @8 C3> < @7>8@: 3@: 3;: A; C3< 3 A<@>:8 3A<8 33; A; C38 A A><@; :;7< 3;< A8 C:; 8; ;A::; :>8> 3:: : C:3 8> :A8<; :A:@ 3>: < C:3 7; 8

NX( 6

Codo re5to <, Codo A6p01a517n Contra5517n C=rFa

-W+ 3W4 .W9 W; <W-,- ;;@A ;;;< ;;;;@ ;;>A ;;::+ ;;A: ;;;7 ;;;:A ;;@8 ;;>3 ;;8> ;;3: ;;;3; ;;A3 ;;<;4 ;3;3 ;;3 ;;;<A ;;A ;;3. ;3:A ;;:3 ;;;8 ;;7< ;;739 ;3> ;;:@ ;;;8 ;3;> ;3;> ;3>7 ;;>; ;;3> ;33@ ;3>;; ;3A; ;;>< ;;3@ ;3:3 ;3@8< ;3@ ;;>8 ;;:3> ;3>: ;3A>

NX( 66

Codo re5to <, Codo A6p01a517n Contra5517n C=rFa-W+ 3W4 .W9 W; <W-,

- @<A> <; ;> ><A> :3AA+ A3A> 8A :A> @A> >;>



3 8>;> 33@ 3;> A3;> <;3>4 3;;<< 3A; <<< <<< 3>A. 3:<; :3>@ 8; 7@; 7339 3>A; :@;@ 8; 3;:; 3;:3

3>8< >;>7 3>< 33>< 3:78>; 3A;> >@<< 3> 3:3> 3@A:< 3@:A >8;< :3:A 3>::A 3A:<A

'oeficiente (

N

Codo re5to <, Codo A6p01a517n Contra5517n C=rFa-W+ 3W4 .W9 W; <W-,

- <;; ;<<A ;3@< ;>7 :>>+ >7< ;<<A ;3@< ;>7 :>>3 >7> ;<<A ;3@< ;>7 :>>4 >>@ ;<<A ;3@< ;>7 :>>. >: ;<<A ;3@< ;>7 :>>9 >3A ;<<A ;3@< ;>7 :>> :<@ ;<<A ;3@< ;>7 :>>; :<8 ;<<A ;3@< ;>7 :>>< :<@ ;<<A ;3@< ;>7 :>>Pro6ed1o >> ;<<A ;3@< ;>7 :>>

B2 Gr15as2 !er apartado <2<2 en e0 C=est1onar1o2

2 EJE%PLO DE C)LCULOS2

Ca=da0:

D03 M

ρt 0

3∗1 .5 Kg

998. 48 Kg

m3∗26 .8s 0 ;;;;3 m>s



!e0o51dad -:

&0 ::< mm0 ;;::< m

AYπ 4 ,2,++.6+ Y ,2,,,4 6

!- YQ

A=

0 .00017m3 /s .0 .0040m Y ,24+. 6Ms

!e0o51dad +:

&0 :8A mm0 ;;:8A m

AYπ

4 ,2,+;96+ Y ,2,,,94

!+ YQ

A=0 .00017m3 /s .0 .00064m Y ,2+9.9 6Ms

Ca/ea de Fe0o51dad:

v2

2∗g

Felocidad 3G

(0 .425m

s )

2

2∗9 .8m /s2 Y ,2,,<+- 6

Felocidad :G

(0 .2656m /s)2

2∗9 .8m /s2 Y ,2,,3.< 6

Perd1da Tota0es 62



'odo recto 7; o

H30 @7;mm 0;@7; m

H:0 @<;mm 0 ;@<; m

Ht0 h3 I h: 0

Ht0 ;@7; m I ;@<; m 0 ;;@; m

Codo:

H30 @:>mm 0;@:> m

H:0 >7<mm 0 ;>7< m

Ht0 h3 I h: 0

Ht0 ;@:> m I ;>7< m 0 ;;:8 m

A6p01a51on:

H30 >7: mm 0;>7: m

H:0 >78mm 0 ;>78 m

Ht0 h3 I h: 0

Ht0 ;>7: m I ;>78 m 0 C ;;;A m

Contra551on:

H30 >78 mm 0;>78 m

H:0 >A8mm 0 ;>A8 m

Ht0 h3 I h: 0

Ht0 ;>78 m I ;>A8 m 0 ;;> m

C=rFa:

H30 >: mm 0;>: m

H:0 >@@mm 0 ;>@@ m

Ht0 h3 I h: 0

Ht0 ;>: m I ;>@@ m 0 C ;;:8 m



Perd1das por a55esor1os2

'odo recto 7; o

H30 @7;mm 0;@7; m

H:0 @<;mm 0 ;@<; m

Ht0 h3 I h: 0

Ht0 ;@7; m I ;@<; m 0 ;;@; m

$Y

Δh

(v 2

2g) Y

0.040m

(0.425m

s )

2

2∗9.8m /s2

Y 423;3

Codo:

H30 @:>mm 0;@:> m

H:0 >7<mm 0 ;>7< m

Ht0 h3 I h: 0

Ht0 ;@:> m I ;>7< m 0 ;;:8 m

$Y

Δh

(v 2

2g) Y

0.028m

(0.425m

s )

2

2∗9.8m /s2

Y 32,9;

A6p01a517n:

$Y - W Au

Ad ¿

$Y - W0.004

0.006¿ +



$Y ,2-4.+

Contra5517n:

$Y Ad

Ac

$Y

0.006

0.004¿

W-+Y ,23<-

C=rFa:

H30 >: mm 0;>: m

H:0 >@@mm 0 ;>@@ m

Ht0 h3 I h: 0

Ht0 ;>: m I ;>@@ m 0 C ;;:8 m

$Y

Δh

( v 22g

) Y

0.028m

( 0.425ms )

2

2∗9.8m /s2

Y 32,9<

Ener@a2

'odo 7;

ΔH = Δh+ v12

2∗g− v22

2∗g

ΔH =0 .040m+(0 .425m /s)2∗9 .8m / s2

−(0 .00359ms )2∗9 .8m /s2



ΔH =0 .049m

Codo:

ΔH = Radiodel codo

D 1 JV 1

2

2 g 00.0125m

0 .022m J ;;;7:3 m 0 ;;;< m

A6p01a51on:

ΔH = Δh+ v122∗g

− v22

2∗g

ΔH =−0 .006m+(0 .425m /s)2∗9.8m /s 2

−(0 .00359ms )2∗9 .8m/ s2

ΔH =0.004 6

'ontracciónG ΔH =0 .03+(0 .425m/ s)2∗9 .8m /s2

−(0 .00359

m

s )2∗9.8m /s 2

ΔH =¿ ;;>< m

;2 AN)LISIS DE DATOS2

'omo se pude evidenciar en la tabla de toma de datos a medida que aumentó el

caudal gradualmente se evidenció cambios significativos en la presión medida, a

partir de dos puntos tomados, uno en la entrada del accesorio y otro en la salida

de tal forma que pudiese expresarse claramente estas variaciones que a su vez y



siguiendo el principio de conservación de la energía yo aplicando la ecuación de

Bernoulli y conservación de masa, a medida que las cargas piezométricas

disminuían considerablemente en la curva, estas mismas aumentaban en el codo

recto de 7;K, a su vez el comportamiento más significativo fue el de la salida de laampliación y entrada de la contracción cuyos valores se mantuvieron constantes

para cada variación gradual del caudal

!as tablas que relacionan la pérdida de energía en función de la carga de

velocidad para cada uno de los accesorios cumplen un patrón en com*n el cual

permite evidenciar un comportamiento lineal para todos los casos por tanto es

posible asumir en base al anterior comportamiento que las pérdidas de energíalocalizadas son directamente proporcionales a la variación de la carga de

velocidad independientemente de los accesorios utilizados

=ara el caso de pérdidas de energía en función de la carga de velocidad para el

accesorio 'odo recto de 7;K evidenciado en la 2ráfica 3, el resultado de dicha

relación y de los demás accesorios es presentado en el apartado <2<2

Correspond1ente a0 C=est1onar1o2

<2 CUESTIONARIO2

<2-2 Cons=0tar > e?poner 0a e?pres17n te7r15a para 0as prd1das de

ener@a en: A6p01a517n /r=s5a de =na 5ond=5517n > Red=5517n

/r=s5a2

A2 Expresión teórica para las pérdidas de energía en ampliación brusca de una

conducciónGEs el tipo de pérdida originado al cambiar la sección transversal de la tubería de

un diámetro peque+o a uno más grande bruscamente =or lo cual el Lrea sufre

una modificación notable, antes y después del cambio de sección transversal



El coeficiente representativo de perdida de cabeza, (, depende de la brusquedad

de la ampliación en el conducto y se encuentra con la ecuación de BordaC'arnot

&óndeG

'a 0 depende del ángulo del difusor

)3 0 Lrea Mnicial

): 0 Lrea de )mpliación

'uando la ampliación es abrupta se usa, de igual manera, la ecuación de BordaC

'arnot pero con 'a0 3

El cambio de &iámetro brusco genera una pérdida de energía a causa de la

separación del líquido de las paredes y de la formación de grandes turbulencias

B2 Expresión teórica para las pérdidas de energía en reducción brusca de una

conducciónG

El flu"o a través de una contracción s*bita usualmente involucra la formación de

una vena contracta en el tubo peque+o, aguas aba"o del cambio de sección !a

pérdida $otal de energía se debe a dos perdidas menores separadamente Estas

son causadas porG

!a convergencia de las líneas de corriente del tubo aguas arriba a la sección de la

vena contracta



!a divergencia de las líneas de corriente de la sección de la vena contracta al tubo

aguas aba"o

!as pérdidas en contracciones bruscas ocurren cuando los conductos sufren un

estrechamiento )brupto de su sección recta

=ara una contracción brusca se usan los coeficientes de 6eisbach, mostrados en

la figura en la cual aparece también la curva de (isieliev

) continuación se muestra un &iagrama, expresando los dos comportamientosG

<2+2 Ana01ar 0a prd1da de ener@a por e?pans17n re5ta de 5ond=5517n a

dep7s1to2



!a pérdida de energía tiene una relación inversamente proporcional con la

expansión recta de la conducción de tipo lineal debido a que a medida que

aumenta la longitud del tubo se experimenta fricción en un área mayor Esta

fricción incluye la fricción de forma que se origina cuando tiene lugar la separaciónde la capa límite y la que se produce como consecuencia de los vórtices En la

mayor parte de los casos, estos efectos no se pueden calcular con exactitud y es

preciso recurrir a datos experimentales/ en la práctica, lo que se hace es

estimarlos a partir del conocimiento que se tiene sobre las pérdidas en modelos

geométricos análogos ) medida que aumenta el ancho de la tubería disminuye la

velocidad y aumenta la presión, se puede generar desprendimiento de la capa

límite y con esto torbellinos en el fluido .i la variación de la sección transversal esgradual, la energía cinética no se disipa y se puede recuperar como energía de

presión !as pérdidas se expresan con la siguiente fórmula,

h= K V

2

2g

&onde, ( es el coeficiente de pérdidas por expansión y puede expresar de la

siguiente maneraG

k =(1−

A1

A2 )

2

<232 Ana01ar 0a prd1da de ener@a por entrada de dep7s1to a

5ond=5517n ten1endo en 5=enta 0a or6a de 0a entrada2

) la entrada de las tuberías se producen pérdidas por la contracción que pueden

llegar a sufrir la vena contracta El valor de ( depende de la brusquedad con la

cual se efectué la contracción del chorro =ara un codo recto se tienen perdidas

relativamente grandes debido a que el agua sufre un estrangulamiento y tiende a

formar una vena contracta que va generando presiones negativas que logran

incrementar las pérdidas de energía



&e manera contraria sucede con los codos 1' en donde las pérdidas son

menores debido a su geometría que logra suavizar la entrada del agua que evita la

formación de la vena contracta, esto se evidencia cuando las pérdidas son mucho

menores por acción del elemento en el centro que tiene a romper el agua para queno se produzca este fenómeno de la vena contracta al proporcionar una geometría

de forma elíptica en la que se genera menores perdidas ya que la geometría

facilita la entrada

!as pérdidas para los accesorios son consideradas asíG

!ent=r6etro2

&ebido a que el Fenturímetro cuenta con estrangulamiento y una respectivaampliación, las pérdidas generadas en el Fenturímetro será el resultado de la

sumatoria de las pérdidas que sean producidas en estos dos accesorios

evidenciado por la siguiente formula

Hf =(h1−h2 )+(V 22

2 g )(( D 2

D 1 )−1)2

Or1151os2

!a expresión general para determinar las pérdidas en un orificio tiene como origen

o punto de partida la ecuación de conservación de la energía

∆hf =( V 2

2g ) K

En donde el valor de ( depende de las condiciones del depósito o de orificio

Bo=100as2

Hc= K (V

2

2 g)

&ondeG



Hc0 =erdida de carga m-

(0 coeficiente adimensional que depende de la singularidad con que se trate

F0 velocidad de referencia

!0F=0as2

&e manera similar en que sucede en los orificios, las pérdidas que son generadas

por válvulas son expresadas con la siguiente ecuación

∆hf =( V

2

2g) K

&onde el valor de ( está dado o proporcionado de manera comercial por un

proveedor o fabricante

<242 Cons=0tar > esta/0e5er 0a e?pres17n de prd1das en !ent=r6etro

or1151o /o=100as > F0F=0as2

!ent=r6etro2

&ebido a que el Fenturímetro consta de un estrangulamiento y una ampliación, las

pérdidas que se generan en el Fenturímetro serán la sumatoria de las pérdidas

que se produzcan en estos dos accesorios

Hf =(h1−h2 )+[(V 22

2 g )∗(( D2

D1 )−1)2

]Or1151os2

!a expresión general para determinar las perdidas en un orificio, se establece a

partir de la ecuación de energía

∆hf =( V

2

2∗g )∗k

&onde ? depende de las condiciones del depósito o del orificio, que puede ser de

pared delgada, de pared gruesa, de grandes dimensiones, de contracción

incompleta, etc



Boquilla

!a expresión para calcular las pérdidas de carga esG

Hc=k ∗

(V 2

2

2∗g )&onde

Hc0 perdida de carga m-

(0 coeficiente adimensional que depende de cada singularidad que se trate

F0 velocidad de referencia

!0F=0a2

!as válvulas se emplean en los circuitos de ca+erías, con el propósito de controlar

el caudal/ estos dispositivos al controlar el caudal originan más perdida de carga,

la cual es inversamente proporcional al porcenta"e de apertura de la válvula

)l igual que los orificios las pérdidas que se generan por válvulas se calculan

mediante la expresiónG

∆hf =( V

2

2∗g )∗k

&onde ? es generalmente proporcionado por el fabricante Estos coeficientes

dependen del tipo de válvula y de las distintas posiciones de esta, generalmente

se recurre a tablas para determinar los coeficientes



<2.2 (a5er =na 50as115a517n apro?16ada de 0as F0F=0as de a5=erdo 5on

0a 6a@n1t=d de 0as prd1das2

<2.2-2 !0F=0a esr15a 5on ros5a2

<2.2+2 !0F=0as de /o0a2

<2.232 !0F=0a en n@=0o 5on ros5a2



<2.242 !0F=0a esr15a 5on /r1das2

<2.2.2 !0F=0a de @0o/o o de as1ento2

<2.292 !0F=0a en n@=0o 5on /r1das2



<2.22 !0F=0a p15Han5Ha2

<2.2;2 !0F=0a de CHe52



<2.2<2 !0F=0a de d1e2

<2.2-,2 !0F=0a de 5o6p=erta2



<292 Cons=0tar > esta/0e5er 0a e?pres17n de prd1das en !ent=r6etro

or1151o /o=100as F0F=0as2

!ent=r6etro2

XH Y H- H+ [ V 2

2G D 2

D 1 W-+

Or1151os2

XH Y (V 2

2g )∗k

!0F=0a2

XH Y (V 2

2g )∗k

<22 Sea0ar 0os a5tores =e se de/en 5ons1derar para Ha00as 0os

5oe151entes $ de prd1das para 5odos > 5=rFas2

!os factores que se deben considerar para hallas los coeficientes ( de pérdidas

para codos y curvas

2eometría de la sección )ngulo de variación radio de curvatura &iámetro de la sección 1ugosidad absoluta !a velocidad a la que entre

<2;2 Pro5ed161entos pr5t15os para deter61nar 0as prd1das en reK100as2



<2;2-2 Perd1das por reK100as2

7833 'uando la estructura consta de bastidores de barrotes y re"illas pare

el paso de agua, las pérdidas originadas se calculan con la ecuación

h2=k v n

2

2 g

9igura3G re"illa de entrada y salida del ducto

K =1,45−0,45

( An

As )−( An

A s )2

&ondeG

(0 'oeficiente de perdida de la re"illa

An 0 Lrea neta de paso entre re"illa

A s 0 Lrea bruta de la estructura y su soporte, que quede dentro del área

hidráulica

V n= Q

An

V n 0 Felocidad a través del área neta de la re"illa dentro del área hidráulica



<2;2-2+2 E0 505=0o de 0a perd1da de 5ar@a para =na reK100a 016p1a p=ede

ee5t=arse por 6ed1o de 0a or6=0a s1@=1ente prop=esta por

$1rs5H6er2

s

e ¿

34 v2

2 g sen

h∗ ! ¿

&ondeG

h0 &iferencia de alturas antes y después de las re"as, m

s0 Espesor máximo de las barras, m

e0 .eparación entre las barras, m

v2

2 g 0 'arga de velocidad antes de la re"a, m

0)ngulo de inclinación de las barras

! 0 9actor dependiente de la forma de las barrasN

!a pérdida de carga puede calcularse aplicando la formula siguiente, propuesta

por Oetcalf y Eddy

hf ∗1,4286(

v12

v22

2 g )

&onde

hf0perdida de carga, m

v30 velocidad específica a través de los espacio de la re"illa, ms

v:0 Felocidad en el canal aguas arriba de la re"illa, ms

g0 aceleración de la gravedad, ms

=ara re"illas totalmente sumergidas se puede obtener una aproximación media del

coeficiente de perdidas ( usando la fórmula de 'reager .otelo ),2, 378:-

K =1,45−0,45( An

A" )−( A n

A" )2

&ondeG



An 0 Lrea neta de paso entre re"illa

A" 0 Lrea bruta de la estructura de re"illas

<2<2 E0a/orar 0as @r15as de prd1das de ener@a tota0 Fs2 Car@a de

Fe0o51dad ( Fs !+M+@ en 66 para 5ada =no de 0os a55esor1os

en5ontrados2 I@norando e0 505=0o de prd1das por r15517n >a =e

para este 5aso no son representat1Fas2

Codo re5to <,

!-M+V@ 66 X( 66

73> @<A>



3<A; A3A>:33: 8>;>>;; 3;;<<>8@: 3:<;

@>:8 3>A;<@; 3>8<A::; 3A;>A8<; 3@:A

f(x) = 2.08x + 34.98R² = 0.97

Pérdida de Energía en funcin de !a "e!#cidad $ara %#d# 90&

Codo

!-M+V@ 66 X( 66

73> <;3<A; 8A

:33: 33@>;; 3A;>8@: :3>@@>:8 :@;@<@; >;>7A::; >@<<A8<; >8;<



f(x) = 0.'x + 0R² =

Pérdida de Energía en funcin de !a "e!#cidad $ara %#d# R.%.

A6p01a517n

!-M+V@ 66 X( 66

73> ;>3<A; :A>

:33: 3;>>;; <<<>8@: 8;@>:8 8;<@; 3><A::; 3>A8<; :3:A



f(x) = 0.34x * 4.32R² = 0.9

Pérdida de Energía en funcin de !a "e!#cidad $ara A$!iacin

Contra5517n

!-M+V@66

X(66

73> ><A>3<A; @A>

:33: A3;>>;; <<<>8@: 7@;

@>:83;:

;<@; 33><A::; 3:3>



A8<;3>::

A

f(x) = .x + 2'.87R² = 0.98

Pérdida de Energía en funcin de !a "e!#cidad $ara %#n,raccin.

C=rFa

!-M+V@66

X(66

73> :3AA3<A; >;>



:33: <;3>>;; 3>A>8@: 733@>:8 3;:3

<@; 3:78>A::; 3@A:A8<; 3A:<A

f(x) = 2.37x * 0

R² =

Pérdida de Energía en funcin de !a "e!#cidad $ara %ur"a.

<2-,2 Co6parar 0os Fa0ores de $ o/ten1dos en 5ada 5aso 5on 0os

ta/=0ados en 0os te?tos2

-,2 CONCLUSIONES2

!as pedidas por fricción en la vida real para tuberías convencionales se

aproximan al 8;P del total de pérdidas de energía, para este caso no son

consideradas o despreciables debido a que la naturaleza o material es de



vidrio por ende con rugosidad mucho menor que cualquier tipo de material

conocido

!as pérdidas localizadas, por accesorios o menores son consideradas así

porque frecuentemente se desprecian sin embargo esto no sucede en tuberías

corta en las que existen un gran n*mero de accesorios y por ende es necesario

considerarlas .on despreciables *nicamente cuando la tubería es

notablemente más larga, es decir, para longitudes aproximadas de mil veces el

diámetro

!as pérdidas de carga son la razón por la cual disminuye la presión en los

conductos a presión debido a que el fluido es viscoso u ofrece resistencia a

fluir y además cambia de dirección expresados en gastos de presión o de

pérdidas localizadas en puntos determinados

!a manera más acertada para determinar la caída de energía en el flu"o es

dibu"ar la línea de energía piezométrica y total para hallar de manera clara

cuales son los accesorios que generan más pérdidas en los cuales se

evidencia los codos generan más pérdidas que las expansiones y las

contracciones bruscas generan más pérdidas que las expansiones

!os coeficientes de perdidas así mismo como los coeficientes de fricción han

sido determinados a partir de la experimentación y posteriormente son

especificados de manera comercial

!as pérdidas por accesorios generadas en la tubería son directamente

proporcionales al caudal por tanto a medida que se aumenta el caudal

aumentan las perdidas localizadas que a partir de puntos a la entrada y salida

de cada accesorio se pueden determinar estos cambios en la presión

!as pérdidas por unidad de longitud de igual manera son directamente

proporcionales a la variación del caudal siendo así a medida que se aumenta el

caudal así mismo se ve representado en pérdidas mucho más considerables



!a ba"a rugosidad permite que el fluido pueda desplazarse son mayores

dificultades de tal forma que el gradiente es proporcional a la velocidad del flu"o

que en esta oportunidad se trata de agua a una temperatura promedio de :;K' y representa una correlación directamente proporcional con las pérdidas de

energía localizadas

--2 BIBLIOGRA'*A2

Q3RhttpGfluidoseiaeducolhidraulicaguiasperdidaslocalesentuberiasperdidas

localeshtmlQ:RhttpsGSSSyoutubecomSatchTv0dgqUEV'7O7cQ>R

-+2 ANEOS2

-32 RECO%ENDACIONES2

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INFORME 3 Pérdidas de Enegía Por Accesorios