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    Trabajo Practico Nº3 Grupo 10 - Diseño Inst. Term.

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    Luis Eduardo Antonio Aguirre
    Este documento presenta el cálculo de la pérdida de carga en 100 metros de una tubería de 300 mm de diámetro interior con dos niveles de rugosidad absoluta (0,6 mm y 0,15 mm). Transporta 90 toneladas/hora de vapor a 20 atmosferas y 350°C. La pérdida de carga calculada es de 91,2 atm y 65,42 atm respectivamente. Se concluye que el cambio en la rugosidad no modifica significativamente la pérdida debido a la no linealidad de la función de rugosidad en el

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    de 3

    UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL

    FACULTAD REGIONAL DE TUCUMAN

    DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA


    DISEÑO DE INSTALACIONES TERMICAS
    TRABAJO PRACTICO Nº3

    Grupo nº10:
    Aguirre, Luis Eduardo Antonio
    Amaya, Martin Sebastián
    Cácerez, Víctor Javier
    Cajal, Maximiliano Ezequiel
    Casella Lorca, Lucas Nicolás
    Robledo, Nahuel Alejandro
    Calcular la pérdida de carga que se produce en 100 m de una cañería cuyo diámetro interior es de 300
    mm, con una rugosidad absoluta del caño de 0,6 mm y que conduce 90 tn/h de vapor de 20 ata a 350
    ºC.
    ¿Cómo sería esta pérdida si la rugosidad absoluta del caño fuese de 0,15 mm?
    DATOS:
    𝐿 = 100 𝑚
    ∅ 𝑖𝑛𝑡 = 300 𝑚𝑚
    𝑡𝑛
    𝑄 = 90
    ℎ
    𝑝 = 20 𝑎𝑡𝑎
    𝑡 = 350 ℃
    𝐾𝑔 𝑚
    𝑆𝑒𝑔ú𝑛 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑒𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑐𝑎𝑠, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠 𝑑𝑒 10 2
    𝑑𝑒 60 𝑎 100
    𝑐𝑚 𝑠
    De tabla de calor total y volumen especifico de vapor recalentado obtengo un volumen especifico
    intersectando la presión y temperatura
    𝑝 = 20 𝑎𝑡𝑎
    𝑡 = 360 ℃
    1 1 𝑘𝑔 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝐾𝑔 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
    𝜌= = 3
    = 7,125
    𝑉𝑜𝑙. 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 0,1386 𝑚 𝑚3
    Por aproximación de acuerdo a los valores cercanos de tabla de vapor sobrecalentado tengo que la
    viscosidad cinemática es:
    3,027132 𝑐. 𝑠. 𝑡 (𝑐𝑒𝑛𝑡𝑖𝑠𝑡𝑜𝑘𝑒)
    𝑚
    1 𝑐. 𝑠. 𝑡 ⟶ 0,000001
    𝑠
    𝑚2
    𝜇 = 3,027 × 10−6
    𝑠
    𝜀 0,6 −3
    𝑚2
    = = 2 × 10
    ∅ 300 𝑠
    𝑡𝑛 𝑘𝑔
    𝑄𝑚 = 90 = 25 (𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑀𝑎𝑠𝑖𝑐𝑜).
    ℎ 𝑠

    𝐾𝑔
    𝑄𝑚 25 𝑠 𝑚3
    𝑄𝑣 = = = 3,47
    𝜌 𝐾𝑔 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑠
    7,215
    𝑚3
    𝑚3
    𝑄 3,47
    𝑄 =𝐴×𝑣 ⟶ 𝑣 = = 𝑠 = 49,1 𝑚
    𝐴 𝜋 0,3 𝑚)2
    ( 𝑠
    4
    𝑚
    𝑣×∅ 49,1 × 0,3 𝑚
    𝑅𝑒 = = 𝑠 6(
    𝑅𝑒𝑔𝑖𝑚𝑒𝑛 𝑇𝑢𝑟𝑏𝑢𝑙𝑒𝑛𝑡𝑜)
    𝜈 𝑚 2 = 4,87 × 10
    3,027 × 10 −6
    𝑠
    Del Diagrama de Moody obtengo el factor de fricción:
    𝑓 = 0,023
    𝑚 2
    𝐿 𝑣2 100 𝑚 (49,1 𝑠 )
    𝐻𝑟 = 𝑓 = 0,023
    ∅ 2𝑔 0,3 𝑚 2 × 9,81 𝑚
    𝑠2
    𝑘𝑔
    𝐻𝑟 = 942 𝑚. 𝑐. 𝑎 ⟶ 𝐻𝑟 = 91,2 𝑎𝑡𝑚 = 91,2
    𝑐𝑚2
    𝑆𝑖 𝑙𝑎 𝑟𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎ñ𝑜 𝑓𝑢𝑒𝑠𝑒 𝑑𝑒 0,15:
    𝜀 0,15 𝑚𝑚
    = = 5 × 10−4 (𝑅𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎)
    ∅ 300 𝑚𝑚
    Del Diagrama de Moody obtengo un factor de fricción de:
    𝑓 = 0,0165
    𝑚 2
    𝐿 𝑣2 100 𝑚 (49,1 𝑠 ) 𝑘𝑔
    𝐻𝑟 = 𝑓 = 0,0165 𝑚 = 675,8 𝑚. 𝑐. 𝑎 ≅ 65,42 𝑎𝑡𝑚 ≅ 65,42
    ∅ 2𝑔 0,3 𝑚 2 × 9,81 𝑐𝑚2
    𝑠 2

    Como conclusión podemos decir que el cambio de rugosidad superficial no varía de manera
    significativa la perdida de carga. Esto se debe a que en el Diagrama de Moody, la función de rugosidad
    superficial no es lineal.
    Para este caso en concreto, los dos ejemplos planteados no son posibles, ya que la perdida de carga
    supera ampliamente a la presión interna del vapor sobrecalentado.

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