Laboratorio 1 Hidráulica: Pérdida por fricción

Laboratorio 1 Hidráulica: Pérdida por fricción.

Estudiante: Naira Juliana Rodríguez Alfonso

                   Natalia Sabogal Romero

Introducción

Los ensayos del flujo se una sustancia a través de una tubería se realizan con el fin de realizar estudios y análisis pertinentes a las pérdidas de energía generadas a partir de la fricción que existe entre el fluido y las paredes del tubo por el cual es transportado el fluido; de tal forma que en prácticas reales donde se deban hacer inversiones, se minimicen los costos y aumente a efectividad del sistema de flujo según sea la necesidad. 

Resulta importante reconocer las pérdidas de energía ocasionadas en una tuberías, cuando el fluido es laminar, es decir, cuando las  partículas se mueven en direcciones paralelas formando capas o láminas siendo uniforme y regular; en otro caso, o cuando el fluido es turbulento, y se refiere a que las partículas se mueven de forma desordenada en diferentes direcciones.

Para la determinación de la pérdida de energía es necesario hacer uso del número de Reynolds pues este establece que el régimen de flujo en tuberías, es decir, si es laminar o turbulento, depende del diámetro de la tubería, de la densidad, la viscosidad de cada fluido y de la velocidad del flujo. El valor numérico de una combinación adimensional de estas cuatro variables, conocido como el número de Reynolds, puede considerarse como la relación de las fuerzas dinámicas de la masa del fluido respecto a los esfuerzos de deformación ocasionados por la viscosidad (Gabriel Delgado, 2008).

Por otro lado para el cálculo de la energía del fluido por el roce entre moléculas de agua con las paredes de la tubería se aplica la ecuación de Darcy que calcular la pérdida de energía en secciones largas y rectas, tanto para flujo laminar como turbulento; la diferencia entre los dos está en la evaluación del factor de fricción f que carece de dimensiones (Celerino Quezada, s.f).  

Uno de los métodos más comunes para transportar un fluido es llevarlo a través de un sistema de tuberías, estos ductos son preferiblemente de sección circular ya que ofrecen una mayor resistencia estructural y a su vez una mayor sección transversal para el mismo  perímetro exterior que cualquier otro.

Metodología

• Encender el banco de prueba o equipo para el estudio dinámico de fluidos y bombas.

[pic 1]

• Se conecta la bomba al tramo de la tubería.
• Identificar los dos tubos a utilizar (diámetro de 17mm y 11mm), ambos con una longitud de 1m completamente rectos, sin uso de accesorios.
• Abrir la válvula que permite el flujo continuo del líquido (agua), de tal forma que fluya a través de la tubería a utilizar, se tiene en cuenta el caudal.
• Conectar piezómetro y calibrar.

[pic 2]

• Esperar algunos minutos mientras el equipo regula su funcionamiento.
• Proporcionar al final del tubo un recipiente que contenga un volumen total de 3L.

[pic 3]

• Se mide el tiempo durante el cual el líquido pasa por la primera marca del recipiente hasta que alcanza la totalidad de su volumen, tres veces en cada caso.
• Se promedian las tres lecturas del tiempo tomadas con el cronómetro, según el caso que corresponda.
• Al finalizar la práctica se mide la diferencia de altura que suministra el manómetro, para obtener la pérdida de energía.

[pic 4]

• Dados los datos se realizaron los cálculos respectivos para obtener la pérdida de energía (hf) teórica y así poder compararla con el valor conseguido experimentalmente.
• Analizar la causa de las variaciones entre los datos, teniendo en cuenta todas las variables que pueden hacer cambiar los datos.

Cálculos

Caso 1.

• Teórico

Datos:   D=17mm=0,017m;  L=1m;  T=13°C;  V=3L=0,003m3;  t=14,13s

Q=Q= =[pic 5][pic 6][pic 7]

V== [pic 8][pic 9]

= =13098, 59[pic 10][pic 11]

 ==[pic 12][pic 13][pic 14]

[pic 15]

* [pic 16][pic 17][pic 18]

• Práctico

Hf= 79 mm- 72mm

Hf=0,007m

Caso 2.

• Teórico

Datos:   D=11mm=0,011m;  L=1m;  T=13°C;  V=3L=0,003m3;  t=14,13s

Q=Q= =[pic 19][pic 20][pic 21]

V== [pic 22][pic 23]

= =1839105,1[pic 24][pic 25]

 ==[pic 26][pic 27][pic 28]

[pic 29]

* [pic 30][pic 31][pic 32]

• Práctico 

Hf= 716 mm-637mm

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