Tablas y gráficos para el cálculo de pérdidas.ppsx

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

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
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

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

5
Manejo de Fluidos

6
Tubería de hierro fundido con
recubrimiento de asfalto
Tubería de Acero cédula 40
Manejo de Fluidos

7
Manejo de Fluidos
Diámetro externo de
la tubería en pulg.
Gráficos de módulos de fricción.

8
Manejo de Fluidos
Tubería de Acero
Tubería de hierro
fundido.
Diámetro
interno de la
tubería en pulg.

9
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.
hL
hL
hL

10
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.

11
Manejo de Fluidos

12
Manejo de Fluidos

13
Manejo de Fluidos

14
Manejo de Fluidos

15
Manejo de Fluidos

16
Manejo de Fluidos

17
Manejo de Fluidos
Rugosidad
relativa
Coeficiente de resistencia para tuberías doblada a 90°

18
Manejo de Fluidos
Ángulo de deflexión

19
Manejo de Fluidos

20
Manejo de Fluidos

21
Manejo de Fluidos
Ángulo cónico de
incremento en grados
(θ)
Aplica sólo para
valores de θ entre
7,5 y 35°
Valores de K

22
Manejo de Fluidos

23
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.

24
Manejo de Fluidos
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

25
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

26
Manejo de Fluidos
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

27
Manejo de Fluidos
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

28
Manejo de Fluidos
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

29
Manejo de Fluidos
Factor de Rugosidad
Relativa para tuberías
nuevas (Sólo para la zona
completamente turbulenta)

30
Manejo de Fluidos
Carta de viscosidad cinemática y del número de Reynolds

31
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.

32
Manejo de Fluidos
Gravedad específica del petróleo GE(T/60)
Temperatura
del
petróleo
(F)
Gravedad específica del
petróleo GE(60/60)

33
Manejo de Fluidos
Incremento porcentual en volumen por encima de 60 ºF

34
Manejo de Fluidos
Índice de viscosidad –
Aceites minerales.

35
Manejo de Fluidos
Viscosidad resultante de la
mezcla entre dos fluidos

36
Manejo de Fluidos
Tablas de conversión de las unidades de viscosidad.

37
Manejo de Fluidos
Viscosidad de líquidos
comunes

38
Manejo de Fluidos
Propiedades del agua a varias temperaturas (40 – 705,4 ºF)

39
Manejo de Fluidos
Especificaciones y dimensiones de las tuberías de hierro fundido.

40
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”

41
Manejo de Fluidos

42
Manejo de Fluidos
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 

43
Manejo de Fluidos
y válvulas

44
Manejo de Fluidos
y válvulas

45
Manejo de Fluidos
y válvulas

46
Manejo de Fluidos
y válvulas

47
Manejo de Fluidos
y válvulas

48
Manejo de Fluidos
y válvulas

49
Manejo de Fluidos
VÁLVULAS DE RETENCIÓN Y CIERRE (continuación)
y válvulas

50
Manejo de Fluidos
y válvulas
VÁLVULAS DE BOLA

51
Manejo de Fluidos
y válvulas

52
Manejo de Fluidos
y válvulas

53
Manejo de Fluidos
y válvulas

54
Manejo de Fluidos
4
2
2
1


C
KTubería


Coeficiente de resistencia para accesorios
y válvulas
Coeficiente de resistencias para placa orificio

55
Manejo de Fluidos
Continuación
y válvulas
Coeficiente de resistencias para placa orificio

56
Manejo de Fluidos
tobera
y válvulas
Coeficiente de resistencia para paca orificio
Coeficiente de resistencias para toberas

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