Pérdidas de energía por fricción

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PROGRAMA DE FÍSICA

MECANICA DE FLUIDOS – INFORMES DE LABORATORIO

[pic 2] PERDIDAS DE ENERGIA POR FRICCIÓN

Hansel Calle, Miguel del Real, Jhon Molina

Profesor: Crisóstomo Peralta. 05-09-2023

Laboratorio de Mecánica de Fluidos, Universidad Del Atlántico, Barranquilla

Resumen

En el siguiente informe se observa cómo las variables del fenómeno de flujo están relacionadas entre sí, como también la vinculación que tienen el factor de fricción y las pérdidas de carga o de accesorios y realizar la respectiva medición de la perdida de presión que tiene lugar al hacer circular agua a diferentes flujos, recorriendo conductos de diferentes longitudes y con diferentes accesorios, se hallan los factores de fricción y la variación con el número de Reynolds para interpretar su comportamiento y por último se determina el cálculo de las pérdidas por fricción en tuberías con accesorios.

Palabras claves:

Fricción, accesorios, pérdidas

Abstract

In the following report it is observed how the variables of the flow phenomenon are related to each other, as well as the link between the friction factor and the losses of load or accessories and perform the respective measurement of the pressure loss that takes place when circulating water to different flows, traveling pipes of different lengths and with different accessories, the friction factors and the variation with the Reynolds number are found to interpret their behavior and finally the calculation of friction losses in pipes with accessories is determined.

Keywords:

Friction, accessories, losses

1. Introducción

La pérdida por fricción es un fenómeno que ocurre cuando dos superficies entran en contacto y se deslizan una sobre la otra, generando resistencia y disipación de energía en forma de calor. Este fenómeno puede tener un impacto significativo en la eficiencia y rendimiento de diversos sistemas y maquinarias. En este informe, exploraremos los conceptos fundamentales de la pérdida por fricción, sus causas, efectos y posibles estrategias para minimizarla.

2. Objetivos

1. Objetivo general

Comprender como las variables del fenómeno de flujo están relacionadas entre sí.

2. Objetivos específicos

• Determinar las pérdidas mayores y menores en las tuberías rectas y con accesorios.

• Manejar en forma práctica los conceptos de energía

1. Fundamentos Teóricos

Cuando un fluido circula a través de una tubería, su contenido total de energía va disminuyendo paulatinamente, debido la intervención de las tensiones de corte provocadas por la viscosidad del fluido. Esta pérdida de energía recibe el nombre de pérdida primaria, y se registra sólo en los tramos rectos de la tubería y tiene gran importancia en el comportamiento energético del fluido. La magnitud de las pérdidas en una tubería dada es bastante diferente si el flujo es laminar o es turbulento, por lo que es indispensable conocer previamente qué tipo de flujo se presenta en cada caso.

El cálculo de las pérdidas se puede efectuar utilizando la ecuación de Darcy-Wiesbach, que establece:

hL= Pérdida primaria de energía (m)

f  = Factor de Fricción

L = Longitud de la tubería (m)

v = Velocidad promedio en la sección transversal del conducto (m/s)

g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)

Φ = Diámetro de la tubería (m)

Cuando el flujo es laminar, el factor de fricción se calcula con la expresión f= 64/Re. Mientras que cuando el flujo es turbulento, el factor de fricción se calcula utilizando el Diagrama de Moody, conociendo los valores de Número de Reynolds y la rugosidad relativa de la tubería.

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Cuando se bombea un fluido o lodo a través de una tubería, el fluido comienza a perder impulso debido a una disminución en la velocidad del fluido. Esta disminución de la velocidad se denomina pérdida por fricción en la tubería. La pérdida por fricción de la tubería ocurre debido a la fricción entre el fluido que se bombea y las paredes internas de la tubería

1. Desarrollo experimental

Para la siguiente experiencia se necesitaron los siguientes materiales e insumos

• Agua potable.

 • Recipiente rotulado.

 • Cronometro.

• Cinta métrica.

• Manómetro de columnas en U para registrar la presión a la salida del tramo de tubería.

• Válvulas en el extremo derecho para seleccionar la tubería a utilizar.

• 10 tramos de tubería de cobre de ½ de pulgada con diferentes aditamentos.

• Manómetro de caratula para registrar la presión a la que entra el fluido.

•Tanque de almacenamiento para agua.

• Motobomba centrifuga.

En este informe se determinaron las pérdidas por fricción en las tuberías recta, se hallaron los factores de fricción y su variación con el número

de Reynolds. Se utilizó el tramo de tubería recta se abrieron las válvulas que comunican al manómetro en U y la descarga del tramo se realizaron los registros y las medidas de presión a la entrada del tramo en el manómetro, presión a la entrada del tramo en el manómetro de caratula(psi), la Presión a la salida del tramo en el manómetro de columna en U(cm de Hg), el flujo en la descarga del tramo y este mismo procedimiento se realizó para los diez flujos diferentes, luego se realizó la longitud del tramo de la tubería seleccionado y se registró los datos en la tabla, al finalizar esta primera experiencia se utilizaron los tramos que tienen accesorios, se cerró la válvula de descarga de la bomba (w1) y se apagó la motobomba, luego se cerró la válvula que comunican al manómetro en U y la descarga del tramo anterior, se abrió la válvula que comunican al manómetro en U y la descarga del tramo, se conectó la bomba y se abrió la válvula de descarga de la bomba (w1) lentamente al finalizar se tomaron los mismos datos iguales a los de la experiencia anterior, pero solo para tres valores de flujos

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