Calculos Laboratorio Final

4. Resultados

Realizando la actividad en el laboratorio se obtuvieron los siguientes resultados:.Primera medición se obtuvo los siguientes valores:

1.-Determinación de densidad:

Repetir tres veces lo siguiente: Para realizar la medición de la masa primero se masó el picnómetro vacío, luego se procedió a agregarle agua al picnómetro y posteriormente se masa. Obteniendo los siguientes resultados: Tabla 1

Medición Masa Picnómetro Masa Picnómetro con agua1 36,1 g 86,2 g2 36,1 g 86,2 g3 36,1 g 86,2 g

Promedio 36,1 g 86,2 gDesviación estándar 0 0

Calculo del promedio:

Masa Picnómetro:

x=36,1+36,1+36,13

=36,1 g

Masa Picnómetro con agua:

x=86,2+86,2+86,23

=86,2 KG

Calculo de desviación estándar:

No se presenta desviación estándar en la masa picnómetro y en la masa picnómetro con agua ya que todos los valores son iguales, en este caso la desviación es 0.

Calculo de densidad.Para calcular la densidad es necesario restar el volumen del picnómetro con agua y masa de picnómetro obteniendo: Tabla 2

Medición Masa del Agua1 50,1 g/m3

2 50,1 g/m3

3 50,1 g/m3

Promedio 50,1 g/m3

Desviación estándar 0

x=50,1+50,1+50,13

=50,1 g/m3

σ=√ (50,1−50,1)2+(50,1−50,1)2+(50,1−50,1)2

3= 0

En la siguiente tabla se muestra el valor del volumen del picnómetro en las 3 muestras. Tabla 3

Medición Volumen picnómetro1 50,251 ml2 50,251 ml3 50,251 ml

Promedio 50,251 mlDesviación estándar 0

x=50,251+50,251+50,2513

=50,251 ml

No existe desviación estándar ya que las medidas son iguales en todas las muestras.

ρ = mV

ρ = 50,1

50,251 *1000

ρ = 996,995 Kg

m3

2.-Determinación de Temperatura

Repetir tres veces lo siguiente:

Primero se agrega agua a un vaso precipitado, luego se introduce el termómetro a agua del vaso precipitado. Esperar que el mercurio del termómetro se estabilice y realizar medición.Obteniendo los siguientes resultados:

Tabla 4

Medición T1 8°C2 8°C3 8°C

Promedio 8°CDesviación estándar 0

3.- Determinación del caudal.

Realizar la medición tres veces: Se obtienen los siguientes resultados: Tabla 5

Medición Presión 1 Presión 2 Presión 3 ∆ t

1 45 psi 28 psi 29 psi 1,594 s2 46 psi 28 psi 28 psi 1,543 s3 46 psi 27 psi 28 psi 1,570 s

Promedio 45,7 psi 27,7 psi 28,3 psi 1,569 sDesviación

estándar 0,4725 0,4725 0,4725 0,0208

Calculo de promedios:

Presiones:

Presión 1:

x=45+46+463

=45,7 psi

σ=√ ( 45−45,7 )2+(46−45,7 )2+(46−45,7 )2

3=0,4725

Presión 2:

x=28+28+273

=27,7 psi

σ=√ (28−27,7 )2+(28−27,7 )2+(27−27,7 )2

3=0,4725

Presión 3:

x=29+28+283

=28,3 psi

σ=√ (29−28,3 )2+(28−28,3 )2+ (28−28,3 )2

3=0,4725

Se obtienen los segundos resultados: Tabla 6

Medición Q1 0,627 L/seg2 0,648 L/seg3 0,637 L/seg

Promedio 0,637 L/segDesviación

estándar 0,00858

Medición 1:

Q= 11,594

=0,627 L/seg

Medición 2:

Q= 11,5435

=0,648 L/ seg

Medición 3:

Q= 11,570

=0,637 L/ seg

El promedio de los caudales:

x=0,627+0,648+0,6373

=0,637 L/ seg

Luego se calcula su desviación:

σ=√ (0,627−0,637)2+(0,648−0,637)2+(0,637−0,637)2

3=0,00858

Calculo de Potencia de Bomba Hidráulica.

1.- Caudal Promedio

QPromedio=0,637Ls

Transformación de L/s a m3/s

0,637L∗1m3

1000 L=6,37∗10(−4)m3

QPromedio=6,37∗10(− 4) m3

s

2.- Calculo de Velocidad.

Tubería de PVC 32mm:

D Interior=DExterior –2∗Espesor

D Interior=32 mm – 2∗1,8 mm

D Interior=28,4 mm

D Interior=0,0284 m

v=QA

v=6,37∗10(−4 )m3 /sπ∗(0,0284 m)2

4

vPVC 32mm=1,006ms

Tubería de PVC de 25mm:

D Interior=DExterior –2∗Espesor

D Interior=25 mm – 2∗1 , 5 mm

D Interior=22 mm

D Interior=0 ,022 m

v=QA

v=6,37∗10(−4 )m3 /sπ∗(0,022 m)2

4

vPVC 25mm=1,676ms

Tubería de Cobre de 1 in:

Fuente: Manual Técnico de Cobre, Nacobre

DExterior=28,57 5 mm

Espesor Pared=0,889 mm

D Interior=26,767 mm

D Interior=0,026767 m

v=QA

v= 6,37∗10(−4)m3/sπ∗(0,026767 m)2

4

vCu1∈¿=1, 132 m

s¿

Tubería de Cobre de 3/4 in:

Fuente: Manual Técnico de Cobre, Nacobre

DExterior=22,225 mm

Espesor Pared=¿0,812mm

D Interior=20,599 mm

D Interior=0 ,020599 m

v=QA

v= 6,37∗10(−4)m3/sπ∗(0,020599m)2

4

vCu3/4∈¿=1 , 911 m

s¿

3.- Calculo de Número de Reynolds.

Fórmula para calcular el Número de Reynolds

ℜ= ρ∗v∗Dμ

Primero se debe calcular la viscosidad del agua a una temperatura de 8°C

Para calcular de la viscosidad se debe interpola según tablas vistas en clases:

Tabla 8

Temperatura (°C) Viscosidad (cP) 4 1,5678 μ10 1,308

4−8

8−10=1,567−μ

μ−1,308

μ=1,394 cP

μ=1,394∗10(−2) P

μ=1,394∗10(−3 ) kgm∗s


ℜ=996,995 kg/m3∗1,006 m /s∗0,0284 m

1,394∗10(−3 ) kgm∗s

ℜ=20433,677 ; Por lo tanto la tubería tiene un régimen turbulento

Verifica si la tubería es lisa o rugosa:

εD

<1,4∗10(−4 )→ Tubería Lisa

εD

>1,4∗10(−4 )→ Tubería Rugosa

εD

=0,0015 mm28,4 mm

εD

=5,282∗10(−5) ; Por lotanto ,latuber í a es Lisa

Factor de Darcy:

f ¿=0,316

ℜ0,25

f ¿= 0,316

20433,6770,25

f ¿PVC32 mm=0,0264

Factor de Fanning:

f ¿=4 f

f4

¿

=f

f =0,02644

f PVC 32mm=0,0066


ℜ=996,995 kg/m3∗1, 676 m /s∗0,022 m

1,394∗10(−3) kgm∗s

ℜ=2 6371,018 ; Por lo tanto la tubería tiene un régimen turbulento


εD


εD


εD

=0,0015 mm22 mm

εD

=6,818∗10(−5) ; Por lo tanto ,la tuber í a es Lisa

Factor de Darcy:

f ¿=0,316

ℜ0,25

f ¿= 0,316

26371,0180,25

f ¿PVC25 mm=0,0248

Factor de Fanning:

f ¿=4 f

f4

¿

=f

f =0,02 484

f PVC 32mm=0,006 2


ℜ=996,995 kg/m3∗1,132m / s∗0,026767 m

1,394∗10(−3) kgm∗s

ℜ=21670,869 ; Por lo tanto la tubería tiene un régimen turbulento


εD


εD


εD

=0,0015 mm26,767 mm

εD

=5,604∗10(−5 ); Por lotanto , latuber í a es Lisa

Factor de Darcy:

f ¿=0,316

ℜ0,25

f ¿= 0,316

21670,8690,25

f ¿Cu1∈¿=0,026 ¿

Factor de Fanning:

f ¿=4 f

f4

¿

=f

f =0,0264

f Cu1∈¿=0,006 5¿


ℜ=996,995 kg/m3∗1,911m /s∗0,020599 m

1,394∗10(−3) kgm∗s

ℜ=2 8153,801 ; Por lo tanto la tubería tiene un régimen turbulento


εD


εD


εD

=0,0015 mm20,599 mm

εD

=7,282∗10(−5) ; Por lotanto ,latuber í a es Lisa

Factor de Darcy:

f ¿=0,316

ℜ0,25

f ¿= 0,316

28153,8010,25

f ¿Cu3 /4∈¿=0 ,0244 ¿

Factor de Fanning:

f ¿=4 f

f4

¿

=f

f =0,02444

f Cu3 /4∈¿=0,0061¿

4.- Perdidas de energía:

E v ( total)=E v (tuberías )+ E v ( codos)++ E v ( valvulas )+ E v (reducción)

a) Calculo de pérdidas en tuberías:


E v ( PVC 25 mm )=4∗f∗( LD )∗( v2

2 )E v ( PVC 25 mm )=4∗0,0062∗( 5,885 m

0,022 m )∗((1,676 m /s )2

2 )E v ( PVC 25 mm )=9,317

m2

s2


E v ( PVC 32 mm )=4∗f ∗( LD )∗( v2

2 )E v ( PVC 32mm )=4∗0,0066∗( 1,628m

0,0284 m)∗( (1,006m /s)2

2 )E v ( PVC 32 mm )=0,766

m2

s2


E v ¿E v ¿

E v ¿


E v ¿E v ¿

E v ¿

E v (tuber í as)=9,317m2

s2 +0,766m2

s2 +2,163m2

s2 +1,568m2

s2

E v (tuber í as )=13,814m2

s2

b) Calculo de pérdidas en codos:

Codos de PVC 25mm:

Se considera LD

=30 , según tablas

E v ( PVC 25 mm )=4∗f∗( LD )∗( v2

2 )E v ( PVC 25 mm )=4∗0,006 2∗30∗((1,676 m /s )2

2 )E v ( PVC 25 mm )=1,045

m2

s2

En el sistema existen 3 codos de PVC de 25mm, por lo tanto:

E v ( PVC 25 mm )=3∗1,045m2

s2

E v ( PVC 25 mm )=3,135m2

s2

Codos de PVC 32mm:

Se considera LD

=30 , según tablas

E v ( PVC 32 mm )=4∗f ∗( LD )∗( v2

2 )E v ( PVC 32mm )=4∗0,0066∗30∗((1,006m / s)2

2 )E v ( PVC 32 mm )=0,401

m2

s2

En el sistema existen 4 codos de PVC de 32mm, por lo tanto:

E v ( PVC 32 mm )=4∗0,401m2

s2

E v ( PVC 32 mm )=1,203m2

s2

E v (codos )=3,135m2

s2 +1,203m2

s2

E v (codos )=4,338m2

s2

c) Calculo de pérdidas en válvulas:

En el sistema existe 1 válvula de globo de cobre para conectar con tubos de cobre de 1 in y 6 válvulas de bola de PVC para conectar con tubos de PVC 25mm, todas abiertas al 100%.

Válvulas de bola PVC 25mm:

Se considera LD

=17 , según tablas

E v ( PVC 25 mm )=4∗f∗( LD )∗( v2

2 )E v ( PVC 25 mm )=4∗0,006 2∗17∗((1,676 m / s)2

2 )E v ( PVC 25 mm )=0,592

m2

s2

En el sistema existen 6 válvulas de PVC, para de tubos de PVC 25mm, por lo tanto:

E v ( PVC 25 mm )=6∗0,592m2

s2

E v ( PVC 25 mm )=3,552m2

s2

Válvulas de globo de Cobre 1 in:

Se considera LD

=340 , según tablas

E v ¿

E v ¿

E v ¿

E v ( vá lvulas )=3,552m2

s2 +5,664m2

s2

E v ( vá lvulas )=9,216m2

s2

d) Calculo de pérdidas en reducción de cobre:

E v (reducci ó n )=k∗( v2

2 );donde k=0,25

E v (reducci ó n )=0,25∗((1,132 m /s )2

2 )E v (reducci ó n )=0,160

m2

s2

e) Suma total de pérdidas:

E v ( total)=E v (tuberías )+ E v ( codos)++ E v ( valvulas )+ E v (reducción)

E v (total )=13,814m2

s2 +4,338m2

s2 +9,216m2

s2 +0,160m2

s2

E v (total )=27,528m2

s2

5.- Energía total del sistema:

Ecuación de energía:

∆ Pρ

+ 12∗v2+g∗Δ z=−W ± Q−E v

-Como el sistema es abierto la variación de presión es cero, porque la presión atmosférica es la misma, ya que el estanque de salida y el de entrada están abiertos.-El calor del sistema es despreciable.-La velocidad del primer tramo es cero por ser un estanque infinito.

Energía Cinética:

E k=12∗∆ v2

E k=12∗((1,676

ms )

2

−02)E k=1,404

m2

s2

Energía Potencial:

Ep=g∗Δ z

Ep=9,81m

s2∗(0,335 m−0,12 m )

Ep=2,109m2

s2

Calculo de W:

Utilizar ecuación de energía:

∆ Pρ

+ 12∗v2+g∗Δ z=−W ± Q−E v

Como∆ P

ρ=0 ;Q=0:

12∗v2+g∗Δ z=−W −E v

Despejar W:

12∗v2+g∗Δ z+ E v=−(−W )

Reemplazar valores conocidos y calcular W:

W =1,404m2

s2 +2,109m2

s2 +27,528m2

s2

W =31,041m2

s2

W =31,041J

kg6.- Potencia de la Bomba:

w=m∗WDonde m: flujo másico

m=Q∗ρ

m=6,37∗10(−4 ) m3

s∗996,995

kgm3

m=0,635ms

Reemplazar los valores conocidos en w:

w=0,635ms∗31,041

Jkg

w=19,711Js

w=19,711Watt

w=0,019711 kW

7.- Eficiencia de la Bomba:

η= wPotencia Eléctrica

∗100 %

η=0,019711 kW0,75 kW

∗100%

η=0,026∗100 %

η=2,6 %

Calculos Laboratorio Final

Documents

Transcript of Calculos Laboratorio Final