Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas

Universidad de CaraboboFacultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Mecánica

Semestre 1-2011

Prof. José Velásquez

Tablas y Gráficos para el cálculo de

pérdidas.

Departamento de Térmica y Energética

UC Prof. José Velásquez2

Tablas de pérdidas para aguaPérdidas en accesorios y válvulasGráficos de módulos de fricciónGráficos y tablas complementarias

Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas

Tablas y gráficos del Instituto HidráulicoTablas y gráficos de los laboratorios CRANE

Acero o hierro forjado (cédula 40).

Hierro fundido con recubrimiento asfáltico

Acero – cédula 20

Las tablas de pérdidas por fricción del I.H. fueron realizadas mediante pruebas experimentales realizadas con agua fluyendo en tuberías limpias y nuevas de:

Manejo de Fluidos


Manejo de Fluidos

Viscosidad cinemática igual o menor a 1.130 centistokes.

El envejecimiento de tuberías está fuera del alcance de este manual.

No deben ser usadas en problemas que involucren mezclas de sólidos – líquidos.

Tablas de pérdidas por fricción en agua



Tablas de pérdidas para aguaPérdidas en accesorios y válvulasGráficos de módulos de fricción Gráficos y tablas complementarias


MaterialCédulaDiámetro interno (pulg)Rugosidad relativa de la tubería

Diámetro nominal de la tubería en pulg.

Velocidad del fluido dentro de la tubería (ft/s)

Pérdidas generadas por el paso del agua dentro de la tubería, están dadas por cada 100 ft de tubería.

Caudal que pasa dentro de la tubería, en gpm.

Velocidad2/2g

Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Tubería de hierro fundido con recubrimiento de asfalto

Tubería de Acero cédula 40

Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos


Diámetro externo de la tubería en pulg.


Tablas de pérdidas para aguaPérdidas en accesorios y válvulasGráficos de módulos de fricción. Gráficos y tablas complementarias


Manejo de Fluidos


Tubería de Acero

Tubería de hierro fundido.

Diámetro interno de la tubería en pulg.




Manejo de Fluidos




La pérdida causada por válvulas o accesorios son calculadas por:

hL : Pérdida de carga de la válvula o accesorio.K: Coeficiente de resistencia para válvulas o accesorios.V: Velocidad promedio.g: Aceleración de la gravedad.

El término V2/2g puede ser tomado directamente de las tablas de pérdidas en tuberías.

hLhLhL


Manejo de Fluidos




El valor de D dado en las tablas es nominal.

Los coeficientes de resistencia decrecen con el incremento de tamaño de las válvulas y accesorios.

Las válvulas y accesorios con brida exhiben valores bajos de los coeficientes de resistencia.

Para velocidades por debajo de los 15 ft/s, las válvulas check y las válvulas de pie estarán parcialmente abiertas.


Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos



Rugosidad relativa

Coeficiente de resistencia para tuberías doblada a 90°



Manejo de Fluidos



Ángulo de deflexión



Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos



Ángulo cónico de incremento en grados (θ)

Aplica sólo para valores de θ entre 7,5 y 35°

Valores de K



Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos



Pérdidas por fricción para fluidos Viscosos

De la figura 5 hasta la 17, del manual del instituto hidráulico, se presentan los gráficos de módulo de fricción (M) para fluidos de diferentes viscosidades, en varios tamaños de tuberías (Ø de ½ - 12 pulg), nuevas, de acero y cédula 40.

El valor de M leído en las tablas se incorpora directamente en la ecuación.

Tablas de pérdidas para aguaPérdidas en accesorios y válvulas Gráficos de módulos de fricciónGráficos y tablas complementarias


Manejo de Fluidos



ZONA LAMINAR

ZONA TURBULENTA

ZONA INESTABLE

Caudal (gpm)

Mó

du

lo d

e f

ricci

ón

po

r ca

da

10

0ft

de

tu

be

ría

Módulo de fricción vs Caudal

D. nominal, material y D. interno



Manejo de Fluidos



Ejemplo: Calcule las pérdidas de un fluido con viscosidad de 800 SSU a través de una tubería de acero con un Dn=3/4”con una longitud de 6 ft, por ella pasan 6 gpm.

Línea de viscosidad a 800 SSU

Tamaño de la tubería

M=60



Manejo de Fluidos



Fig. 19: f para tuberías nuevas de Hierro fundido con recubrimiento asfáltico

ZO

NA

LAM

INA

R

ZONA COMPLETAMENTE

TURBULENTA

ZONA TURBULENTA

TUBERÍAS LISAS

FLUJO LAMINAR

FLUJO COMPLETAMENTE TURBULENTO

ZONA EN INESTABLE

Número de Reynolds

Fac

tor

de f

ricci

ón

Diá

met

ro in

tern

o



Manejo de Fluidos



Fig. 20: f para tuberías nuevas de acero o hierro forjado.

Fac

tor

de fr

icci

ón

Número de Reynolds

Diá

me

tro

inte

rno

Cédula 20

Diámetro interno

ZO

NA

LAM

INA

R

ZONA COMPLETAMENTE

TURBULENTA

ZONA TURBULENTA

TUBERÍAS LISAS

FLUJO LAMINAR


ZONA EN INESTABLE

Céd

ula

40



Manejo de Fluidos



Fig. 21: f para tuberías nuevas de cualquier material.

Ru

go

sid

ad

re

lativ

a E

/D

Fac

tor

de f

ricci

ón

Número de Reynolds

ZO

NA

LAM

INA

R

ZONA TURBULENTA

TUBERÍAS LISAS

FLUJO LAMINAR


ZONA EN INESTABLE

ZONA COMPLETAMENTE

TURBULENTA



Manejo de Fluidos



Factor de Rugosidad Relativa para tuberías nuevas (Sólo para la zona completamente turbulenta)



Manejo de Fluidos



Carta de viscosidad cinemática y del número de Reynolds



Manejo de Fluidos



Curvas típicas del comportamiento de los fluidos tixotrópicos y dilatantes.

THIXOTROPIC: La viscosidad decrece mientras más se agite el fluido.

DILATANT: La viscosidad crece mientras más se agite el fluido.



Manejo de Fluidos



Gravedad específica del petróleo GE(T/60)

Tem

pera

tura

del

pet

róle

o (F

)

Gravedad específica del petróleo GE(60/60)



Manejo de Fluidos



Incremento porcentual en volumen por encima de 60 ºF



Manejo de Fluidos



Índice de viscosidad – Aceites minerales.



Manejo de Fluidos



Viscosidad resultante de la mezcla entre dos fluidos



Manejo de Fluidos



Tablas de conversión de las unidades de viscosidad.



Manejo de Fluidos



Viscosidad de líquidos comunes



Manejo de Fluidos



Propiedades del agua a varias temperaturas (40 – 705,4 ºF)



Manejo de Fluidos



Especificaciones y dimensiones de las tuberías de hierro fundido.



Manejo de Fluidos



Dimensiones de tubos de acero con y sin costuras.

S: pared delgada anteriormente designada de “peso estándar”X: pared delgada anteriormente designada de “extra fuerte”XX: pared delgada anteriormente designada de “doble extra fuerte”



Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos


Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE

Coeficiente de resistencias para accesorios y válvulasCoeficiente de resistencia para placa orificioCoeficiente de resistencia para toberas

Experimentalmente se ha encontrado que la variación de K con respecto al tamaño del accesorio, sigue la misma tendencia que la variación del factor de fricción con el diámetro de la tubería de acero comercial, cédula 40, en la zona completamente turbulenta (fCT).

CTfcteK


Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos


VÁLVULAS DE RETENCIÓN Y CIERRE (continuación)




Manejo de Fluidos




VÁLVULAS DE BOLA


Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos





Manejo de Fluidos



42

21

CKTubería

Coeficiente de resistencia para accesorios y válvulasCoeficiente de resistencias para placa orificioCoeficiente de resistencia para toberas


Manejo de Fluidos



Continuación

Coeficiente de resistencia para accesorios y válvulasCoeficiente de resistencias para placa orificioCoeficiente de resistencia para toberas


Manejo de Fluidos



tobera

Coeficiente de resistencia para accesorios y válvulasCoeficiente de resistencia para paca orificioCoeficiente de resistencias para toberas

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