La determinación de las pérdidas por fricción en las tuberías

MECANICA DE FLUIDOS

LABORATORIO No. 2

PERDIDAS DE ENERGIA POR ACCESORIOS

CAMILO ANDRES RESTREPO COD: 20111100105

ALEX ANDRELLY VASQUEZ COD: 2011199308

WENDY DANIELA PERDOMO COD: 20111100918

OSCAR YIMY RENGIFO COD: 20111100286

PROFESOR: JAIME IZQUIERDO BAUTISTA

FACULTAD: INGENIERÍA

PROGRAMA: ING. AGRICOLA

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

NEIVA (H)

JUEVES 30 DE MAYO 2013

INTRODUCCION

Hay tipos de pérdidas que son muy pequeñas en comparación con las perdidas por fricción, y por consiguiente se hace referencia de ellas como pérdidas menores, las cuales ocurren cuando hay un cambio en la sección cruzada de la trayectoria de flujo o en la dirección de flujo, o cuando la trayectoria de flujo se encuentra obstruida como sucede en una válvula

Cuando en las redes de tuberías existen elementos como codos, acoples, medidores, válvulas, etc. Es necesario tomarlos en cuenta dentro del sistema de estudio ya que estos elementos agregan perdidas al sistema, además de las perdidas por fricción entre la película de fluido próxima a las paredes de la tubería. En la mayoría de las veces se evalúa experimentalmente las perdidas que dichos accesorios generan, caracterizándolos por una constante ‘’Km’’ la cual va a representar una fracción de la presión de velocidad que se pierde en el accesorio.

OBJETIVOS

Calcular la perdida de energía que se presenta por fenómenos secundarios de las tuberías en este caso la contracción y expansión del sistema.

Evaluar experimentalmente las perdidas por accesorios (km)

Determinar los coeficientes de perdidas (km)

Determinar la relación entre el las perdidas menores por accesorios (km) y el caudal (Q) 

MARCO TEORICO

A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren pérdidas de energía debido a la fricción; tales energías traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo. Hay tipos de pérdidas que son muy pequeñas en comparación, y por consiguiente se hace referencia de ellas como pérdidas menores, las cuales ocurren cuando hay un cambio en la sección cruzada de la trayectoria de flujo o en la dirección de flujo, o cuando la trayectoria del flujo se encuentra obstruida como sucede en una válvula, codos, tees, reductores de diámetro, etc.

En los accidentes de la conducción (uniones, codos, juntas, ensanchamientos, estrechamientos, válvulas, etc.) se producen cambios de velocidad y dirección que distorsionan el flujo y generan turbulencias que intensifican el rozamiento, contribuyendo de manera importante a la pérdida de energía mecánica del fluido.

El conocimiento de estas pérdidas por fricción en conducciones tiene gran importancia por ser necesario para calcular el trabajo mecánico que es necesario aplicar al fluido, mediante bombas, en el caso de líquidos o fluidos no compresibles, para mantener una determinada presión o velocidad (y por lo tanto, un determinado caudal).

Además de las pérdidas de energía por fricción, hay otras pérdidas "menores “asociadas con los problemas en tuberías. Se considera que tales pérdidas ocurren localmente en el disturbio del flujo. Estas ocurren debido a cualquier disturbio del flujo provocado por curvaturas o cambios en la sección. Son llamadas pérdidas menores porque pueden despreciarse con frecuencia, particularmente en tuberías largas donde las pérdidas debidas a la fricción son altas en comparación con las pérdidas locales.

Sin embargo en tuberías cortas y con un considerable número de accesorios, el efecto de las pérdidas locales será grande y deberán tenerse en cuenta. Las pérdidas menores son provocadas generalmente por cambios en la velocidad, sea magnitud o dirección. Experimentalmente se ha demostrado que la magnitud de las pérdidas es aproximadamente proporcional al cuadrado de la velocidad. Es común las pérdidas menores se expresan como:

Dónde:

hfacc: Perdida de energía de un accesorio.

K: Coeficiente de pérdida del accesorio

V: Velocidad media

G: Aceleración de la gravedad

PÉRDIDA EN UNA EXPANSIÓN SÚBITA:

Un ensanchamiento súbito en la tubería provoca un incremento en la presión de P1 aP2 y un decrecimiento en la velocidad de V1 a V2.

La separación y turbulencia ocurre cuando el flujo sale del tubo más pequeño y las condiciones normales del flujo no se restablecen hasta una cierta distancia aguas abajo. Una presión P0 actúa en la zona de remolinos y el trabajo experimental ha demostrado que P0 =P1. Aislando el cuerpo del fluido entre las secciones (1) y (2).

PÉRDIDA EN UNA CONTRACCIÓN SÚBITA:

El flujo a través de una contracción súbita usualmente involucra la formación de una vena contracta en el tubo pequeño, aguas abajo del cambio de sección. La pérdida total de energía en una contracción súbita se debe a dos pérdidas menores separadamente. Éstas son causadas por:

La convergencia de las líneas de corriente del tubo aguas arriba a la sección de laven a contracta.

La divergencia de las líneas de corriente de la sección de la vena contracta al tubo aguas abajo

El proceso de convertir carga de presión en carga de velocidad es bastante eficaz, de ahí que la pérdida de carga de la sección (1) hasta la vena contracta (sección de mayor contracción en el chorro) sea pequeña comparada con la pérdida de la sección de la vena contracta hasta la sección (2), donde una carga de velocidad se vuelve a convertir en carga de presión. Por esto una estimación satisfactoria de la pérdida total hL , puede establecerse considerando únicamente la pérdida debida a la expansión de las líneas de corriente.

RESULTADOS

TABLA No.1 Datos expansión

Tubo inicial: 10mm diámetro. Tubo final: 14mm diámetro

Prueba

No. h1

(m) h2

(m) Hm

(m) Q

(L/min) V2

(m/s) Km

(m) Q

(m3/s)

1 0,290 0,395 0,105 21 2.28 0,39629 3.5x10-4

2 0,363 0,370 0,007 19,5 0.81 0,20932 3.25x10-4

3 0,242 0,335 0,093 19 2.06 0,42997 3.16x10-4

4 0,225 0,315 0,090 19 2,06 0,41610 3.16x10-4

5 0,206 0,290 0,084 18,5 2,01 0,40793 3.08x10-4

6 0,190 0,265 0,075 18 1,96 0,38273 3x10-4

7 0,175 0,250 0,075 18 1,96 0,38273 3x10-4

8 0,125 0,185 0,060 17,5 1,90 0,32393 2,91x10-4

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