PÉRDIDA DE ENERGÍA POR FRICCIÓN DEL FLUIDO.

RESUMEN

En esta práctica, realizamos un análisis experimental en tuberías rectas y en los accesorios. Una tubería es de diámetro mayor a comparación del otro, obteniéndose datos como, caídas de presión, mL de agua y tiempo, a diferentes lecturas del rotámetro.

También se calibro el rotámetro, que consta de medir in situ los caudales reales que están fluyendo. El cálculo de pérdidas de energía en tuberías rectas, que se estudia en la práctica pertenece al factor de fricción experimental, de Moody y el número de Reynolds, que se pueden calcular a lo largo del sistema de tuberías, ya que por su misma estructura originan mayor o menor pérdida, dependiendo del caso.

ÍNDICE

OBJETIVOS __________________________________________________________4

FUNDAMENTO TEORICO_____________________________________________4

        1.- PÉRDIDA DE ENERGÍA POR FRICCIÓN DEL FLUIDO ________4

        2.- FACTOR FRICCIÓN__________________________________________5

        3.- DIAGRAMA DE MOODY______________________________________6

        4.- ROTÁMETROS_______________________________________________7

        5.- CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO____________________________8

MATERIALES METODOS _____________________________________________9

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL __________________________________10

DATOS_______________________________________________________________11

CALCULOS Y RESULTADOS__________________________________________12

DISCUSIÓN DE RESULTADOS________________________________________30

CONCLUSIONES_____________________________________________________30

RECOMENDACIONES________________________________________________30

CUESTIONARIO______________________________________________________31

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA_______________________________________33

PRÁCTICA N° 06

PÉRDIDA DE ENERGÍA POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS RECTAS.

1. OBJETIVOS:

• Estudiar y observar experimentalmente de que dependen las pérdidas de energía por fricción en tuberías rectas.
• Determinar las pérdidas de energía por fricción en tramos de tuberías rectas con diferentes diámetros y caudales.
• Estudiar la variación del factor fricción de Moody en tuberías rectas lisas con el Número de Reynolds.
• Calcular experimentalmente el factor fricción de Moody.

1. FUNDAMENTO TEORICO:

1.  PÉRDIDA DE ENERGÍA POR FRICCIÓN DEL FLUIDO:

Cuando un fluido fluye por una tubería cierta cantidad de energía mecánica se transforma en calor por la fricción del fluido que tiene lugar dentro del sistema debido a la viscosidad del fluido y rugosidad de la pared de la tubería. Las pérdidas de energía debido a la fricción del fluido (F), son de dos tipos; la pérdida de energía por fricción del fluido sobre la superficie interna de la tubería recta (FTR) y la pérdida de energía por fricción del fluido debido a la forma o accesorios (FACC), a las pérdidas de energía por superficie también se le conoce como pérdidas mayores y a las pérdidas de energía debido a la forma como pérdidas menores. Las pérdidas de energía por fricción en un sistema de tuberías es la suma de las pérdidas por superficie y forma.

    [pic 1]

1. PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN DEL FLUIDO EN TUBERÍAS RECTAS:

Los resultados experimentales demuestran que el flujo de un fluido totalmente desarrollado y permanente, depende de las magnitudes siguientes:

• Diámetro de la tubería.
• Longitud de la tubería.
• Viscosidad del fluido.
• Densidad del fluido.
• Velocidad media.
• Rugosidad o aspereza de la tubería.

Si un fluido incompresible está fluyendo por una tubería recta tal como se presenta en la figura n°01 con un flujo completamente desarrollado, las pérdidas de energía por fricción del fluido se pueden calcular realizando un balance de energía entre los puntos 1 y 2,

Figura n°01: tramo de una tubería[pic 2]

Ecuación:

[pic 3]

Consideraciones:

• α = 1                 Flujo Turbulento.
• u1 = u2                no hay cambio de diámetro en la tubería.
• Z1 = Z2         los puntos de referencia están en el mismo plano.
• WF = 0         no existe trabajo de bomba o turbina.

Con las consideraciones del caso, la ecuación anterior queda reducida a:

[pic 4]

[pic 5]

En la ecuación anterior demuestra que las pérdidas de energía por fricción es función de la caída de presión dividida por la densidad del fluido que está fluyendo, la mencionada ecuación sirve para determinar la pérdida de energía por fricción en una tubería recta mediante datos experimentales de presión.

Un flujo completamente desarrollado significa que la velocidad de flujo del fluido es el mismo en todos los puntos a lo largo de la longitud del tubo. La pérdida de energía por fricción causada por el esfuerzo cortante en la pared de una tubería cuando fluye un flujo completamente desarrollado se calcula con la ecuación mundialmente conocida de Darcy-Weisbach,

        ……………………………….        (1)        [pic 6]

Dónde:

fD =         factor fricción de Darcy o Moody

u =         velocidad del fluido, m/s

L =         longitud de la tubería, m

D =         diámetro interno del tubo, m

1. FACTOR FRICCIÓN:

El factor fricción de Moody o factor fricción de Darcy, es un número adimensional que es función del cociente de la pérdida de cantidad de movimiento del fluido entre la pérdida de cantidad de movimiento de actividad de los remolinos. El factor de Moody se define como la relación entre el esfuerzo cortante que el fluido ejerce sobre la pared de una tubería (w) y la energía por unidad de volumen.[pic 7]

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