Practica de tubo recto

1. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIORDE INGENIERÍA QUÍMICA E
INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
ACADEMIA DE OPERACIONES UNITARIAS
LABORATORIO DE FLUJO DE FLUIDOS
PRÁCTICA 3:
“Determinaciónde caídas de presiónen tubo recto y accesorios.”
Alumno:
Grupo:
SecciónB:
Profesor:
Fecha de entrega

2. OBJETIVOS
Objetivo general:
Determinar y analizar los factores que influyen en la caída de presión en tuberías,
válvulas y accesorios.
Objetivos particulares:
a) Determinar la caída de presión por fricción en tubos rectos de diámetros y
rugosidades diferentes y observar cuál de estos dos factores es más
determinante en la caída de presión.
b) Determinar la caída de presión por fricción a través de accesorios y válvulas
en forma experimental.
c) Calcular la longitud equivalente en válvulas y accesorios y comparar los
resultados experimentales con los de la literatura.

3. PROCEDIMIENTO
1
• Cerrar todas las válvulas
2
• Abrir las válvulas del tanque alimentación.
3
• Abrir la valvula de retorno y regular el gasto del rotámetro.
4
• Abrir VC3 de alimentación al tubo recto y las valvulas de retorno al tanque.
5
• Abrir la válvula de aguja que se encuentran en el tramo a medir.
6
• Revisarque las válvulas del manometro esten abiertas y las demás cerradas
para evitar la fuga del líquido manométrico.
7
• Accionar la bomba y regular el Rotámetro a un Gv=10 L/min.
8
• Purgar la linea para eliminar las burbujas de aire.
9
• Medir la diferencia de alturas observadas entre los meniscos del liquido
manométrico y registrar.
10
• Ir modificando el gasto y registrarlos demas valores solicitados en la tabla de
datos Experimentales.
11
• Una vez terminadas las lecturas del tramo a medir, regular Gv a 10 L/min y
cambiar de tramo a medir repitiendo del paso 8-10.
12
• Hacer el intercambio de tubo recto a la tubería con accesorios y repetir la
experimentacion del 8-10 con cada tramo.
13
• Finalmente, desactivar la bomba y cerrar todas las válvulas.

4. DATOS EXPERIMENTALES
LINEA DE TUBO RECTO
Corrida
Gv
l/min
Tramo C-D
en cmCCl4
Tramo I-J
en cm CCl4
Tramo M-N
en cmHg
1 10 3.7 3.3 0.8
2 12 4.7 4.7 1.2
3 14 4.1 4.5 1.7
4 16 7.7 8.6 2.2
5 18 9.9 10.5 2.9
6 20 13 12.8 3.7
7 22 15.1 15.6 4.5
8 24 17.2 17.5 5
Datos Tramo C-D
CCl4
Tramo I-J
CCl4
Tramo M-N
Hg
Diámetro interior
(m)
2.66x10-02 2.66x10-02 1.58x10-02
Longitud de tubería
(m)
1.5 1.5 1.5
Área (m2) 0.00055571 0.00055571 0.000196
Rugosidad absoluta
(mm)
0.26 0.15 0.15
Rugosidad relativa 0.00977444 0.0056391 0.00949367
Viscosidad(Kg/m*s) 0.001005 0.001005 0.001005
Densidad Hg
(Kg/m3)
13546
Densidad CCl4
(Kg/m3)
1585
RAMAL DE ACCESIORIOS
Corrida
Gv
l/min
Tramo A-B
en cmHg
Tramo E-F
en cmCCl4
Tramo G-H
en cm Hg
Tramo O-P en
cmCCl4
1 10 2.2 9 9.2
2 12 2.7 16.9 0.1 12.6
3 14 3.8 16.5 0.3 17.1
4 16 5 21.6 0.5 26.5
5 18 6.4 28.7 0.6 28.9
6 20 7.8 34.5 0.7 33.2
7 22 9.3 40 0.9 38.9
8 24 1

5. Datos Tramo A-B
Hg
Tramo E-F
CCl4
Tramo G-H
Hg
Tramo O-P
CCl4
Diámetro interior
(m)
0.021 0.021 0.021 0.021
Longitud de tubería
“L” (m)
0.657 1.06 0.23 1.97
Área (m2) 0.0003463 0.0003463 0.0003463 0.0003463
Rugosidad absoluta
(mm)
0.15 0.15 0.15 0.15
Viscosidad(Kg/m*s) 0.001005 0.001005 0.001005 0.001005
Densidad Hg
(Kg/m3)
13546
Densidad CCl4
(Kg/m3)
1585
CÁLCULOS
LÍNEA DE TUBO RECTO
CORRIDA 1 Gv = 10 L/min TRAMO C-D
Cálculo de las caídas de presión para cada tramo del tubo.
∆𝑃 𝑃 = ∆𝐻( 𝜌 𝑚 − 𝜌)
𝑔
𝑔𝑐
∆𝑃 𝑃 = 0.037𝑚 ∗ (1585 − 1000)
𝑘𝑔
𝑚3
∗
9.81
𝑚
𝑠2
9.81
𝑘𝑔 − 𝑚
𝑘𝑔𝑓 − 𝑠2
= 21.645
𝑘𝑔𝑓
𝑚2

6. Cálculo de la velocidad de flujo de fluido dentro de la tubería.
𝑣 =
𝐺𝑣
𝐴
𝐴 =
𝜋
4
𝑑𝑖2
𝐴 =
𝜋
4
∗ 26.6 × 10−3
𝑚 = 5.5571 × 10−4
𝑚2
𝑣 =
1.67 × 10−4 𝑚3
𝑠
5.5571 × 10−4 𝑚2
= 0.2999
𝑚
𝑠
Cálculo del número de Reynolds.
𝑅𝑒 =
𝑑𝑖 ∗ 𝑣 ∗ 𝜌
𝜇
𝑅𝑒 =
26.6 × 10−3
𝑚 × 0.2999
𝑚
𝑠
× 1000
𝑘𝑔
𝑚3
1.005 × 10−3 𝑘𝑔
𝑚 − 𝑠
= 7938.09
Cálculo de la rugosidad relativa.
𝑅𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 =
𝜀
𝑑𝑖
𝑅𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 =
0.26𝑚𝑚
26.6𝑚𝑚
= 9.77444× 10−3

7. Cálculo de las caídas de presión teórica.
Con el diagrama de Moody se obtiene “f”, el factor de fricción de Darcy
𝐹 =
𝑓 ∗ 𝐿 ∗ 𝑣2
2 ∗ 𝑑𝑖 ∗ 𝑔
𝑤 = 𝜌 (
𝑔
𝑔𝑐
)
∆𝑃 𝑇 = 𝐹 ∗ 𝑤
𝐹 =
0.043 ∗ 1.5𝑚 ∗ (0.2999
𝑚
𝑠
)
2
2 ∗ 26.6 × 10−3 𝑚 ∗ 9.81
𝑠
𝑚2
= 0.01112𝑚
𝑤 = 1000
𝑘𝑔
𝑚3
∗ (
9.81
𝑚
𝑠2
9.81
𝑘𝑔 − 𝑚
𝑘𝑔𝑓 − 𝑠2
) = 1000
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
∆𝑃 𝑇 = 0.01112𝑚 ∗ 1000
𝑘𝑔𝑓
𝑚3
= 11.116
𝑘𝑔𝑓
𝑚2

8. LÍNEA DE TUBERIA Y ACCESORIOS
CORRIDA 1 Gv = 10 L/min TRAMO A-B
Cálculo de la velocidad de flujo en la tubería.
𝑣 =
𝐺𝑣
𝐴
𝐴 =
𝜋
4
𝑑𝑖2
𝐴 =
𝜋
4
∗ 20.9 × 10−3
𝑚 = 3.463 × 10−4
𝑚2
𝑣 =
0.6
𝑚3
ℎ
3.463 × 10−4 𝑚2
= 1732.6
𝑚
ℎ
Cálculo de las caídas de presión practicas (en los manómetros) para cada tramo.
∆𝑃 = ∆𝐻( 𝜌 𝑚 − 𝜌)
𝑔
𝑔𝑐
∆𝑃 = 0.022𝑚 ∗ (13546 − 1000)
𝑘𝑔
𝑚3
∗
9.81
𝑚
𝑠2
9.81
𝑘𝑔 − 𝑚
𝑘𝑔𝑓 − 𝑠2
= 276.012
𝑘𝑔𝑓
𝑚2

9. Cálculo de las caídas de presión en los codos.
(∆𝑃) 𝐴𝐶𝐶𝐸𝑆𝑂𝑅𝐼𝑂𝑆 = (∆𝑃) 𝑀𝐴𝑁Ó𝑀𝐸𝑇𝑅𝑂 𝐷𝐼𝐹𝐸𝑅𝐸𝑁𝐶𝐼𝐴𝐿 − 𝐿
(∆𝑃) 𝑂−𝑃
2 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
(∆𝑃) 𝐶𝑜𝑑𝑜𝑠 = 276.012
𝑘𝑔𝑓
𝑚2
− 0.657𝑚 ∗
53.82
𝑘𝑔𝑓
𝑚2
2𝑚
= 258..332
𝑘𝑔𝑓
𝑚2
Cálculo de la longitud equivalente absoluta (Le)
( 𝐿𝑒)2𝑐𝑜𝑑𝑜𝑠 =
(∆𝑃) 𝐶𝑜𝑑𝑜𝑠
(∆𝑃) 𝑂−𝑃
2 𝑚
( 𝐿𝑒) 𝐷𝑂𝑆 𝐶𝑂𝐷𝑂𝑆 =
258. .332
𝑘𝑔𝑓
𝑚2
53.82
𝑘𝑔𝑓
𝑚2
2𝑚
= 9.599𝑚 𝑡𝑢𝑏𝑜/𝑑𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑑𝑜𝑠
Cálculo de la longitud equivalente relativa (Le/di).
𝐿𝑜𝑛𝑔𝑢𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 =
( 𝐿𝑒) 𝐷𝑂𝑆 𝐶𝑂𝐷𝑂𝑆
𝑑𝑖
𝐿𝑜𝑛𝑔𝑢𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 =
9.599𝑚
2.1 × 10−2 𝑚
= 457.1360

10. RESULTADOS
LINEA DE TUBO RECTO C-D
LINEA DE TUBO RECTO I-J
Corrida Gv
l/min
Gv
m3/min
ΔPP
kgf/m2
v
m/s
Re 𝜀/di f F
m
ΔPT
kgf/m2
1 10 0.000167 21.645 0.2999 7938.09 0.00977444 0.043 0.01112 11.1168
2 12 0.000200 27.495 0.3599 9525.71 0.00977444 0.042 0.01564 15.6359
3 14 0.000233 23.985 0.4199 11113.33 0.00977444 0.0415 0.02103 21.0289
4 16 0.000267 45.045 0.4799 12700.95 0.00977444 0.0413 0.02733 27.3339
5 18 0.000300 57.915 0.5398 14288.57 0.00977444 0.0412 0.03451 34.5107
6 20 0.000333 76.05 0.5998 15876.18 0.00977444 0.04 0.04136 41.3649
7 22 0.000367 88.335 0.6598 17463.80 0.00977444 0.0398 0.04980 49.8012
8 24 0.000400 100.62 0.7198 19051.42 0.00977444 0.0397 0.05912 59.1187
Corrida Gv
l/min
Gv
m3/min
ΔPP
kgf/m2
v
m/s
Re 𝜀/di f F
m
ΔPT
kgf/m2
1 10 0.000167 19.305 0.2999 7938.09 0.0056391 0.039 0.01008 10.0827
2 12 0.000200 27.495 0.3599 9525.71 0.0056391 0.038 0.01415 14.1468
3 14 0.000233 26.325 0.4199 11113.33 0.0056391 0.0378 0.01915 19.1540
4 16 0.000267 50.31 0.4799 12700.95 0.0056391 0.0375 0.02482 24.8189
5 18 0.000300 61.425 0.5398 14288.57 0.0056391 0.0357 0.02990 29.9037
6 20 0.000333 74.88 0.5998 15876.18 0.0056391 0.0355 0.03671 36.7113
7 22 0.000367 91.26 0.6598 17463.80 0.0056391 0.035 0.04380 43.7951
8 24 0.000400 102.375 0.7198 19051.42 0.0056391 0.0345 0.05138 51.3752

11. LINEA DE TUBO RECTO M-N
Relación de las caídas de presión
A
ΔPP(𝐶−𝐷)
ΔPP(𝐼−𝐽)
B
ΔPP(𝑀−𝑁)
ΔPP(𝐼−𝐽)
C
ΔPT(𝐶−𝐷)
ΔPT(𝐼−𝐽)
D
ΔPT(𝑀−𝑁)
ΔPT(𝐼−𝐽)
1.12121212 5.1990676 1.103 14.40
1 5.47561375 1.105 14.60
0.91111111 8.10188034 1.098 14.25
0.89534884 5.4862254 1.101 14.26
0.94285714 5.92322344 1.154 14.59
1.015625 6.19927885 1.127 14.64
0.96794872 6.18639053 1.137 14.77
0.98285714 6.12747253 1.151 14.95
Corrida Gv
l/min
Gv
m3/min
ΔPP
kgf/m2
v
m/s
Re 𝜀/di f F
m
ΔPT
kgf/m2
1 10 0.000167 100.368 0.850 13368.53 0.00949367 0.0415 0.14520 145.2007
2 12 0.000200 150.552 1.020 16042.24 0.00949367 0.041 0.20657 206.5698
3 14 0.000233 213.282 1.190 18715.94 0.00949367 0.0398 0.27294 272.9353
4 16 0.000267 276.012 1.361 21389.65 0.00949367 0.0395 0.35380 353.7998
5 18 0.000300 363.834 1.531 24063.36 0.00949367 0.0385 0.43644 436.4417
6 20 0.000333 464.202 1.701 26737.06 0.00949367 0.0384 0.53742 537.4174
7 22 0.000367 564.57 1.871 29410.77 0.00949367 0.0382 0.64689 646.8882
8 24 0.000400 627.3 2.041 32084.48 0.00949367 0.0381 0.76784 767.8351

12. LINEA DE ACCESORIOS A-B CON DOS CODOS
Corrida Gv
l/min
Gv
m3/h
v
m/h
ΔP
kgf/m2
ΔP
codos
Le(2codos)
ΔP𝐶𝑜𝑑𝑜𝑠
ΔP(𝑂−𝑃)
2𝑚
Le/di
1 10 0.6 1732.60 276.012 258.3321 9.5999 457.1360
2 12 0.72 2079.12 338.742 314.5283 8.5342 406.3909
3 14 0.84 2425.64 476.748 443.8865 8.8746 422.6011
4 16 0.96 2772.16 627.3 576.3743 7.4359 354.0899
5 18 1.08 3118.68 802.944 747.4061 8.8416 421.0306
6 20 1.2 3465.20 966.042 902.2407 9.2909 442.4245
7 22 1.32 3811.72 1166.778 1092.0229 9.5975 457.0219
8 24 1.44 4158.24 - - - -
LINEA DE ACCESORIOS E-F VALVULA DE COMPUERTA
Corrida Gv
l/min
Gv
m3/h
v
m/h
ΔP
kgf/m2
ΔP
Compuerta
Le(Comp)
ΔP𝐶𝑜𝑚𝑝
ΔP(𝑂−𝑃)
2𝑚
Le/di
1 10 0.6 1732.60 52.65 24.1254 0.8965 42.6915
2 12 0.72 2079.12 98.865 59.7987 1.6225 77.2638
3 14 0.84 2425.64 96.525 43.5065 0.8698 41.4202
4 16 0.96 2772.16 126.36 44.1968 0.5702 27.1518
5 18 1.08 3118.68 167.895 78.2906 0.9262 44.1028
6 20 1.2 3465.20 201.825 98.8884 1.0183 48.4911
7 22 1.32 3811.72 234 113.3906 0.9966 47.4550
8 24 1.44 4158.24 - - - -

13. LINEA DE ACCESORIOS G-H VALVULA DE GLOBO
Corrida Gv
l/min
Gv
m3/h
v
m/h
ΔP
kgf/m2
ΔP
GLOBO
Le(Globo)
ΔP𝐺𝑙𝑜𝑏𝑜
ΔP(𝑂−𝑃)
2𝑚
Le/di
1 10 0.6 1732.60 - - - -
2 12 0.72 2079.12 12.546 4.0694 0.1104 5.2579
3 14 0.84 2425.64 37.638 26.1340 0.5225 24.8808
4 16 0.96 2772.16 62.73 44.9021 0.5793 27.5852
5 18 1.08 3118.68 75.276 55.8335 0.6605 31.4523
6 20 1.2 3465.20 87.822 65.4867 0.6744 32.1122
7 22 1.32 3811.72 112.914 86.7440 0.7624 36.3032
8 24 1.44 4158.24 125.46 - - -
LINEA DE ACCESORIOS O-P
Corrida Gv
l/min
Gv
m3/h
v
m/h
ΔP
kgf/m2
ΔP
ACCCESORIO
Le(Acce)
ΔP𝐴𝑐𝑐𝑒
ΔP(𝑂−𝑃)
2𝑚
Le/di
1 10 0.6 1732.60 53.82 0.8073 0.03 1.4286
2 12 0.72 2079.12 73.71 1.1057 0.03 1.4286
3 14 0.84 2425.64 100.035 1.5005 0.03 1.4286
4 16 0.96 2772.16 155.025 2.3254 0.03 1.4286
5 18 1.08 3118.68 169.065 2.5360 0.03 1.4286
6 20 1.2 3465.20 194.22 2.9133 0.03 1.4286
7 22 1.32 3811.72 227.565 3.4135 0.03 1.4286
8 24 1.44 4158.24 - - - -

14. OBSERVACIONES
 Durante la experimentación se tuvo unos datos experimentales raros en el
tramo G-H, donde las diferencias de alturas del manómetro de mercurio se
obtuvieron datos pequeños menos de 1cm.
 Cuando se intentaba hacer la lectura de las diferencias de alturas en el
ramal de accesorios, se observó que cuando se quería experimentar con un
gasto de 24 l/min, no se podía leer las lecturas ya que el sistema se estaba
forzando.
CONCLUSIONES
 Se determinaron y analizaron los factores que influyen en la caída de
presión en tuberías según sus clasificaciones (primarias y secundarias),
como también en válvulas y accesorios entre los cuales están el diámetro
de la tubería, su longitud y la velocidad del fluido.
 Se determinó la caída por fricción en tubos rectos de diámetros y
rugosidades diferentes.
 El diámetro de la tubería es el factor que más influye en la caída de presión
debido a que propicia el aumento o disminución de F y por ende la variación
de ΔPT.
 Se determinó la caída de presión por fricción a través de accesorios y
válvulas de forma experimental.
 Se calcularon las longitudes equivalentes en válvulas y accesorios, ya que
en estos casos, las pérdidas de presión debidas a válvulas y accesorios son
función de la geometría del accesorio y en este caso el factor de fricción no
se puede encontrar en gráficas, además de que se compararon los valores
obtenidos con los de la literatura, resultando valores de Le/di más altos para
los codos de 90º y la válvula de compuerta e inferiores para la válvula de
globo.