Perdida De Cargas

INTRODUCCION

El flujo de un líquido en una tubería viene acompañado de una pérdida de energía, que suele expresarse en términos de energía por unidad de peso de fluido circulante (dimensión es de longitud), denominada habitualmente pérdida de carga. En el caso de las tuberías horizontales, la pérdida de carga se manifiesta como una disminución de presión en el sentido del flujo.

Esta está relacionada con otras variables flujo dinámicas según sea el tipo de flujo, laminar o turbulento, también está relacionada con la dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene.

Este informe tiene como objetivo fundamental definir y determinar pérdidas de carga que puede suceder en una tubería teniendo en cuenta si el flujo es laminar o turbulento, familiarizarse con el denominado número de Reynolds, y la importancia que tiene a la hora de definir si un determinado fluido está en régimen laminar, turbulento, o en la transición entre ambos regímenes.

CONTENIDO

1. INTRODUCCION 2

2. OBJETIVOS 4

3. PRINCIPIOS TEÓRICOS 4

3.1. ANÁLISIS EN UN SISTEMA DE CONDUCTOS 4

3.2. NUMERO DE REYNOLDS EN CONDUCTOS (Re) 4

3.3. PÉRDIDAS DE CARGA 5

A. PERDIDAS POR FRICCION 5

B. PERDIDAS MENORES O LOCALES 5

3.4. ECUACIONES FUNDAMENTALES 6

A. ECUACION DE LA CONTINUIDAD 6

B. ECUACION DE BERNOULLI 6

3.5. DETERMINACION DE LA PERDIDAS POR FRICCION 6

4. DESCRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO 9

5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 10

5.1. REGIMEN TURBULENTO 10

5.2. REGIMEN LAMINAR 11

6. EQUIPOS 13

7. HERRAMIENTAS 13

8. MATERIALES 13

9. TOMA DE DATOS 14

10. CÁLCULOS Y RESULTADOS 15

10.1. CALCULO DE hf TEÓRICO 15

10.2. ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO 15

11. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS 15

12. CONCLUSIONES 16

13. RECOMENDACIONES 17

PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍAS

2. OBJETIVOS

Medición directa de la pérdida por fricción de tuberías.

Determinar el tipo de régimen de flujo.

Comparar el factor de fricción experimental con la teórica.

3. PRINCIPIOS TEÓRICOS

ANÁLISIS EN UN SISTEMA DE CONDUCTOS

Cualquier problema hidráulico en un conducto a presión y una serie de componentes y por donde circula un caudal constante, se puede resolver con las ecuaciones de continuidad, de Bernoulli y del impulso.

La primera establece la constancia de gasto en cada sección de conducto, la segunda, la invariabilidad de energía entre las diferentes secciones del mismo y la tercera es la segunda ley de Newton para aplicaciones hidráulicas.

El flujo debe ser permanente, o sea la presión, la velocidad, caudal, etc. En cualquier sección no debe cambiar con el tiempo.

NUMERO DE REYNOLDS EN CONDUCTOS (Re)

Es la relación entre la fuerza de inercia del líquido y la fuerza viscosa del mismo se representa:

Re=VD/v (1)

Dónde:

D : Diámetro del conducto → m

V : Velocidad Media en el conducto → m/s

v : Viscosidad Cinemática del líquido → m^2/s.

Cuando Re<2000 el flujo es laminar, para 2000>Re>4500 el flujo es inestable y para Re>4500 el flujo es turbulento.

PÉRDIDAS DE CARGA

Son términos que valorizan las pérdidas de energía, al transformarse esta en otro tipo de energía no utilizable para el movimiento, aparecen en el teorema de Bernoulli. Dichas pérdidas de carga pueden ser de dos tipos:

PERDIDAS POR FRICCION

Son producto de la fricción ejercida sobre las partículas de fluido y contra las paredes del conducto. Estas pérdidas están repartidas uniformemente a lo largo de todo el conducto y son proporcionales a la distancia recorrida. Se valoriza mediante la Ecuación de Darcy – Weisbach:

hf=f L/D V^2/2g (2)

Donde hf es la perdida por friccion traducida en carga o altura del liquido en el recorrido de una tubería de longitud L , f

Es el coeficiente fricción y es adimensional, D es el diámetro interno de la tubería, v^2/2g es el componente dinámica, la perdida de energía es proporcional a este componente.

PERDIDAS MENORES O LOCALES

Se producen debido al cambio en la geometría del conducto o por un obstáculo interpuesto al paso de la corriente este produce cambios de velocidad en el flujo y a su vez perdidas de energía.

ECUACIONES FUNDAMENTALES

Para problemas hidráulicos de conductos a presión, con caudal constante, pueden resolverse aplicando las dos ecuaciones siguientes:

ECUACION DE LA CONTINUIDAD

Establece la invariabilidad del caudal en cada sección del conducto.

Q=V A (4)

Donde Q es el caudal que circula por el conducto, V velocidad media en una sección transversal y A es el área de la misma sección.

ECUACION DE BERNOULLI

Establece la constancia de la energía entre dos secciones transversales 1y 2 del conducto, se expresa:

〖 z〗_1+P_1/γ+α_1 (V_1^2)/2g=z_2+P_2/γ+α_(2 ) (V_2^2)/2g+∑_1^2▒hf+∑_1^2▒h1 (5)

Cada término es una carga y tiene dimensiones de longitud (en altura del líquido). Para comparar estas cargas, se establece un plano horizontal que sirve como nivel de referencia (NR) .Los símbolos representan: g aceleración de la gravedad (m/s^2) , V velocidad media del flujo en el conducto (m/s), z altura de posición respecto al NR (m), α coeficiente de coriolis que corrige el error que se origina al considerar una distribución uniforme de velocidades en la sección, suele considerarse l y es a dimensional, γ es el peso especifico del fluido (N/m^3), ∑_1^2▒hf es la sumatoria de las pérdidas de energía por fricción entre las secciones 1 y 2, y ∑_1^2▒h1 es la sumatoria de las pedidas locales entre las secciones 1 y 2 .

DETERMINACION DE LA PERDIDAS POR FRICCION

La rugosidad absoluta ∈ de un conducto es una medida de magnitud de las rugosidades de la pared. La rugosidad relativa ∈/D es la relación de la rugosidad absoluta ∈ al diámetro D del conducto, esta tiene mayor significado

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