Tarea Académica FINAL

7/25/2019 Tarea Acadmica FINAL

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PERFACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERA

SECCIN INGENIERA MECNICA

Turbomquin! " Mquin! #$ D$!%&'mi$n(o Po!i(i)o

Tr$ A*#+mi*

R$!um$n

Profesora: Estela de la Gracia Assureira Espinoza

Alumno: Hctor Erick Vila Rojas

Cdigo: !"""#$"

%ec&a: de junio de !"'


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Para el dise(o de un sistema de tu)er*a+ es importante conocer las prdidas de presin

producidas por la propia rugosidad de est,s - sus accesorios+ pues conociendo estos .alores

uno puede seleccionar el sistema de )om)eo a emplear para su correcto funcionamiento/ Es

por esto 0ue en el presente tra)ajo se presenta el estudio e1perimental realizado a una

instalacin de tu)er*as+ u)icada en 2a)oratorio de Energ*a de la 3eccin 4ngenier*a

5ec,nica de la P6CP+ el cual permitir, estimar el .alor de los distintos coeficientes de

rugosidad presentes en el sistema/ Para esto+ se presentar,n+ en primera instancia+ los datos

recolectados despus de la realizacin de unos ensa-os/ Posteriormente+ se mostrar,n los

resultados o)tenidos luego de calcular de forma anal*tica los coeficientes antes

mencionados7 as* como su representacin gr,fica/

P&br! *&)$!, Prdidas+ Presin+ 8u)er*as+ 9mero de Re-nolds+ Rugosidad+Accesorios/


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ndice de contenido

1. Introduccin..................................................................................................1

2. Instrumentos................................................................................................1

3. Equipos.........................................................................................................4

4. Objetivos.......................................................................................................6

5. Fundamentos tericos..................................................................................6

6. Frmulas.......................................................................................................

!. "atos del ensa#o........................................................................................11$. %esultados..................................................................................................13

. &r'(cos......................................................................................................15

1). *onclusiones.............................................................................................1!

11. +iblio,ra-a................................................................................................1$


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-. In(ro#u**i/n

Un #$ &! %&i**ion$! %r*(i*! #$ & m$*ni* #$ 0&ui#o! $! & !$&$**i/n #$

$qui%o! #$ bomb$o %r $& !umini!(ro #$ #i)$r!o! !i!($m! #$ (ub$r1! #$ 2u.E!(o #$bi#o qu$3 %r %o#$r r$&i'r $!( (r$ *orr$*(m$n($3 $! n$*$!rio$!(imr (o#! &! %+r#i#! #$ $n$r21 %ro#u*i#! %or &! *1#! #$ %r$!ion$! $n$& !i!($m. Un #$ &! %rin*i%&$! *u!! #$ $!(! %+r#i#! $! & ori2in# %or& ru2o!i## #$ &o! (ubo! " **$!orio! u(i&i'#o! $n !u *on!(ru**i/n3 #$bi#o qu$ $!(o! 2$n$rn un o%o!i*i/n & 0&u4o #$ 2u.

A *on(inu*i/n !$ %r$!$n(r un $!(u#io r$&i'#o !obr$ $!($ 0$n/m$no $n $&Lbor(orio #$ En$r21 #$ & PUCP.

2. In!(rum$n(o!

/ 8res anillos piezomtricos en la l*nea de tu)er*a con accesorios+ en un tramo recto

- en un tramo con dos codos normales de $!;/ Estos sir.en para tener acceso a lastu)er*as de inters - a mejorar la precisin en la medicin+ -a 0ue usarlas implica la

toma de .arios puntos de presin en lugar de uno solo/

/

%ig/ "/ Anillo piezomtrico

/ para determinar la.ariacin de presin en diferentes puntos de las tu)er*as o)tenidas mediante los

anillos piezomtricos/

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%ig/ / 5anmetros de mercurio

//n canal corto con un vertedero trian,ular de )0 # con un tubopieomtrico para medir la car,a en el vertedero.El vertedero trian,ular sirve para medir el caudal a,ua que circulapor el sistema # el tubo pieomtrico nos permite conocer lapresin a la que se encuentra sometido el uido.

%ig/ ?/ Vertedero triangular - tu)o piezomtrico

/ubera de acero de 114 7c8. 4)9 de di'metro interno 35.)51mm. . "os codos standard de ): de unin roscada.

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%ig/ @/ 8u)er*as - accesorios en el )anco de prue)a

/ motores AC 0ue accionan las )om)as centr*fugas con una potencianominal de /@ k+ con .ariador de frecuencia para regulacin de .elocidad &asta

un m,1imo de ?!!! RP5/

%ig/ B/ 5otores de corriente alterna

3


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5. Equi%o!

/


8/23

Eje: Es el encargado de transmitir el mo.imiento de la fuente e1terna al rotor de la

)om)a/

Rotor: Es el encargado de &acer .ariar la cantidad de mo.imiento del fluido de)idoa la forma de sus ,la)es - mediante su rotacin/

Voluta: Es la carcasa dentro de la cual se encuentra el rotor -+ adem,s+ es laencargada de transformar el mo.imiento del fluido en una .ariacin de presin - as*

contri)uir con el rendimiento de la )om)a

%ig/ D/ Partes principales de una )om)a centr*fuga

5


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4. Ob4$(i)o!

. *omprobar que la prdida de ener,a en un sistema se debe a la-riccin en la tubera # accesorios

. "eterminar el coe(ciente de -riccin.

B/ Fun#m$n(o! ($/ri*o!

6R+2im$n #$ 0&u4o,3e entiende como rgimen de flujo a la forma en la 0ue se comporta el mo.imiento

de un fluido a lo largo de una tra-ectoria/ Este est, caracterizado+ segn el nmero

adimensional conocido como nmero de Re-nolds+ en rgimen laminar o

tur)ulento/

El rgimen laminar es a0uel en el 0ue el nmero de Re-nolds se encuentra por

de)ajo de !!! - se identifica por presentar un mo.imiento ordenado7 mientras 0ue

el rgimen tur)ulento se da cuando el nmero de Re-nolds es superior a los ?!!! -

el fluido sigue una tra-ectoria desordenada como se puede o)ser.ar a continuacin/

Re !!!: Rgimen 2aminar/

!!! Re ?!!!: 8ransicin/

Re F ?!!!: Rgimen 8ur)ulento/

%ig/ #/ Reg*menes de flujo

6


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6P+r#i#! $n (ub$r1! " **$!orio!

P+r#i#! $n (ub$r1!, Estas prdidas son ocasionadas por la friccin dentro de la tu)er*a+de)ido al rozamiento del fluido en mo.imiento con las paredes de los tu)os/ Estas prdidas

se .en reflejadas+ en el sistema+ como ca*das de presin/

%ig/ $/ -

del caudal circulante+ es decir de la .elocidad =a m,s .elocidad+ m,s prdidas>/

Podemos calcular las prdidas energticas en las tu)er*as con la e1presin de


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P+r#i#! $n **$!orio!, 2os accesorios instalados en los sistemas de tu)er*as tales comocodos - .,l.ulas+ disipan energ*a al producir tur)ulencias a escala relati.amente grandes

donde tam)in pro.ocan prdidas de presin en el flujo/

2as prdidas de carga usualmente son e.aluadas con la siguiente ecuacin:

h faccesorio=KaccesorioV

2

2g

? * @52

>A *audal Bm3sC

*A *oe(ciente de vertedero B*?2.36C

@A Dltura piomtrica en el vertedero BmC

elocidad

@

d

QV

=

A elocidad del ujo BmsC

dA "i'metro de la tubera BmC


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Gmero de %e#nold

Vd=Re

A viscosidad cinem'tica del a,ua Bm2sC

*ada de presin

g

hg

g

q

g

ph

agua

manmteroaguamww

>=

=

=

8HA prdida de ener,a BmC

pA prdida de presin B;aC

qHA calor de -riccin espec(co BJ,sC

mA densidad del lquido manomtrico BJ,m3C

a,uaA densidad del a,ua BJ,m3C

8manmetroA di-erencia en el manmtero de mercurio

;rdidas de car,a en tubera

g

V

d

Lhw

=

8HA prdida de ener,a BmC

A coe(ciente de prdidas

;rdidas en accesorios

g

VKhw

=

1)


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KA coe(ciente de prdidas del codo

11


15/23

7. D(o! #$& $n!"o

8a)la de datos nro/ ":

J


16/23

8a)la de datos nro/ :

J


17/23

8. R$!u&(#o!

8a)la de resultados nro/ ":

14


18/23

8a)la de resultados nro/ :

15


19/23

9. Gr0i*o!

"e los valores mostrados en la abla de resultados nro. 1A

)

).)1

).)1

).)2

).)2

).)3

).)3

).)4

Coeficiente del tubo vs Reynolds

*oe(ciente del tubo vs%e#nolds

16


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)

).2

).4

).6

).$

11.2

1.4

1.6

Coeciente K del codo vs Reynolds

*oe(ciente K del codo vs%e#nolds

"e los valores mostrados en la abla de resultados nro. 2A

)

).)1

).)1

).)2

).)2

).)3

).)3

).)4

Coeficiente del tubo vs Reynolds

*oe(ciente del tubo vs%e#nolds

1!


21/23

)

).1

).2

).3

).4

).5).6

).!

).$

Coeciente K del codo vs Reynolds

*oe(ciente K del codo vs%e#nolds

-:. Con*&u!ion$!

"e los resultados obtenidos se observa que los coe(cientes de

prdidas de la tubera # del codo varan al cambiar las condiciones

del ensa#o B%;


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7e puede apreciar que los valores del coe(ciente de perdida en la

tubera B C # el coe(ciente de perdida en el codo BKC varan sin

se,uir nin,una tendencia marcada respecto a la variacin del

nGmero de %e#nolds B%eCL esto debido a que los valores de este

Gltimo son ma#ores a 3))) #9 por ende9 nos encontramostrabajando en un r,imen turbulento9 lo que implica unas

velocidades del uido altas lo que9 en consecuencia9 8ace que se

incrementen las prdidas en el sistema. Es decir9 se observa que9

a ma#or turbulencia9 la cada de presin en los accesorios # en las

tuberas se incrementa debido a que la velocidad en el uido debe

ser ma#or para poder uir # se observa que las prdidas tanto en

tuberas como en accesorios son proporcionales al cuadrado de la

velocidad.

--. ;ib&io2r01

&ome9


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Dssureira9 E. BD,osto de 2)14C. Raboratorio de

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