sistemas de redes de tuberías, explicación de las ecuaciones para realizar los calculos de las pérdidas que se producen cuando un flujo fluye a través de una tubería. Se analizará el metodo gráfico y la ley de la conservación de la energía.
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas.ppsx
1. Universidad de Carabobo
Facultad 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
2. UC Prof. José Velásquez
2
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas 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
3. UC Prof. José Velásquez
3
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 y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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4
Material
Cédula
Diámetro 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
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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5
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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6
Tubería de hierro fundido con
recubrimiento de asfalto
Tubería de Acero cédula 40
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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7
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Diámetro externo de
la tubería en pulg.
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción.
Gráficos y tablas complementarias
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8
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tubería de Acero
Tubería de hierro
fundido.
Diámetro
interno de la
tubería en pulg.
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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9
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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.
hL
hL
hL
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10
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción.
Gráficos y tablas complementarias
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.
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11
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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12
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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13
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Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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15
Manejo de Fluidos
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Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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16
Manejo de Fluidos
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Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción.
Gráficos y tablas complementarias
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17
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Rugosidad
relativa
Coeficiente de resistencia para tuberías doblada a 90°
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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18
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Ángulo de deflexión
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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19
Manejo de Fluidos
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Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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20
Manejo de Fluidos
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Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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21
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Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Ángulo cónico de
incremento en grados
(θ)
Aplica sólo para
valores de θ entre
7,5 y 35°
Valores de K
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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Manejo de Fluidos
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Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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23
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Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
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 agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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24
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
ZONA LAMINAR
ZONA TURBULENTA
ZONA INESTABLE
Caudal (gpm)
Módulo
de
fricción
por
cada
100ft
de
tubería
Módulo de fricción vs
Caudal
D. nominal, material y D. interno
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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25
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
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
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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26
Manejo de Fluidos
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Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Fig. 19: f para tuberías nuevas de Hierro fundido con recubrimiento asfáltico
ZONA
COMPLETAMENTE
TURBULENTA
ZONA
TURBULENTA
TUBERÍAS LISAS
FLUJO LAMINAR
FLUJO
COMPLETAMENTE
TURBULENTO
ZONA EN
INESTABLE
Número de
Reynolds
Factor
de
fricción
Diámetro
interno
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Fig. 20: f para tuberías nuevas de acero o hierro forjado.
Factor
de
fricción
Número de Reynolds
Diámetro
interno
Cédula 20
Diámetro interno
ZONA
COMPLETAMENTE
TURBULENTA
ZONA
TURBULENTA
TUBERÍAS LISAS
FLUJO LAMINAR
FLUJO
COMPLETAMENTE
TURBULENTO
ZONA EN
INESTABLE
Cédula
40
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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28
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Fig. 21: f para tuberías nuevas de cualquier material.
Rugosidad
relativa
E/D
Factor
de
fricción
Número de
Reynolds
ZONA
TURBULENTA
TUBERÍAS LISAS
FLUJO LAMINAR
FLUJO
COMPLETAMENTE
TURBULENTO
ZONA EN
INESTABLE
ZONA
COMPLETAMENTE
TURBULENTA
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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29
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Factor de Rugosidad
Relativa para tuberías
nuevas (Sólo para la zona
completamente turbulenta)
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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30
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Carta de viscosidad cinemática y del número de Reynolds
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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31
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
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.
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
32. UC Prof. José Velásquez
32
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Gravedad específica del petróleo GE(T/60)
Temperatura
del
petróleo
(F)
Gravedad específica del
petróleo GE(60/60)
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
33. UC Prof. José Velásquez
33
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Incremento porcentual en volumen por encima de 60 ºF
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
34. UC Prof. José Velásquez
34
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Índice de viscosidad –
Aceites minerales.
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
35. UC Prof. José Velásquez
35
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Viscosidad resultante de la
mezcla entre dos fluidos
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
36. UC Prof. José Velásquez
36
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de conversión de las unidades de viscosidad.
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
37. UC Prof. José Velásquez
37
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Viscosidad de líquidos
comunes
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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38
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Propiedades del agua a varias temperaturas (40 – 705,4 ºF)
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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39
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Especificaciones y dimensiones de las tuberías de hierro fundido.
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
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40
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
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”
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
41. UC Prof. José Velásquez
41
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Tablas de pérdidas para agua
Pérdidas en accesorios y válvulas
Gráficos de módulos de fricción
Gráficos y tablas complementarias
42. UC Prof. José Velásquez
42
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente 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).
CT
f
cte
K
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43
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
44. UC Prof. José Velásquez
44
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
45. UC Prof. José Velásquez
45
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
46. UC Prof. José Velásquez
46
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
47. UC Prof. José Velásquez
47
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
48. UC Prof. José Velásquez
48
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
49. UC Prof. José Velásquez
49
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
VÁLVULAS DE RETENCIÓN Y CIERRE (continuación)
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
50. UC Prof. José Velásquez
50
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
VÁLVULAS DE BOLA
51. UC Prof. José Velásquez
51
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
52. UC Prof. José Velásquez
52
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
53. UC Prof. José Velásquez
53
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Coeficiente de resistencias para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
54. UC Prof. José Velásquez
54
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
4
2
2
1
C
KTubería
Coeficiente de resistencia para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencias para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
55. UC Prof. José Velásquez
55
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
Continuación
Coeficiente de resistencia para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencias para placa orificio
Coeficiente de resistencia para toberas
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56
Manejo de Fluidos
Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas
Tablas y gráficos del Instituto Hidráulico
Tablas y gráficos de los laboratorios CRANE
tobera
Coeficiente de resistencia para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencia para paca orificio
Coeficiente de resistencias para toberas