Informe De Mecanica De Fluidos Perdida De Energía Por Accesorios

PERDIDAS POR ACCESORIOS

Anderson Steven Muñoz Ordoñez1, Carlos Andrés Arcos Rodríguez1, Jhon Esteban Noguera Diaz1, Oscar Alexander Diaz Diaz1, Juan David Giraldo Ojeda1 y Libardo Tobar Muñoz1.

Jonathan Romero Cuellar2

Programa de ingeniería de Petróleos y Obras Civiles3

1 Estudiantes De Laboratorio De Mecánica de Fluidos.

2 Profesor De Laboratorio De Mecánica de Fluidos.

3 Programa de la Facultad de ingenierías, universidad Surcolombina.

Publicación: 27 de noviembre de 2013

RESUMEN

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 pérdidas 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.

Palabras Clave: Perdidas menores; energía; coeficiente de perdidas menores.

ABSTRACT

There are types of losses are very small compared to the friction losses and therefore refer to them as minor losses, which occur when there is a change in the cross-sectional flow path or in the direction of flow is , or when the flow path is obstructed as with a valve.

When there are items such as elbows, couplings, gauges, valves, etc. in pipe networks. Have to be taken into account within the studio system as these items add to the system losses plus losses due to friction between the fluid films next to the walls of the pipe. In most cases it was experimentally evaluated the accessories losses generated by characterizing a constant “Km'' which will represent a fraction of the velocity pressure which is lost on the fixture.

Key words: Lower losses; energy; coefficient of lower losses.

OBJETIVOS

Determinar la variación de la perdida de energía de carga con el caudal.

Estudiar las pérdidas de carga debido a los accesorios que se instalan en un tramo de tubería como codos, expansión, contracción, válvula, etc.

Conocer los métodos prácticos para determinar las perdidas localizadas.

Analizar el fenómeno de contracción brusca por reducción y el fenómeno de expansión brusca por ampliación.

MARCO TEORICO

A medida que un fluido fluye por un conducto o tubería, ocurren pérdidas de energía debidas a la fricción, tales pérdidas de energía se llaman pérdidas mayores. Las pérdidas debidas a cambios puntuales en las condiciones del flujo, por ejemplo: cambios de dirección, contracciones o expansiones en el área de paso del flujo, elementos externos como válvulas, filtros, etc. Se conocen como pérdidas menores.

Pérdidas mayores

La pérdida de energía debida a la fricción corresponde a la energía que se utiliza en vencer los esfuerzos de corte existentes en el sistema. La fricción es proporcional a la cabeza de velocidad del flujo (v^2/2g) y al cociente entre la longitud y el diámetro de la corriente de flujo. Para el caso del flujo en tuberías, las pérdidas mayores se expresan según la Ecuación de Darcy:

hL = f( L/D v^2/2g)

El fluido en un sistema de tubería típico pasa a través de varias uniones, válvulas, flexiones, codos, ramificaciones, etc. Dichos componentes (accesorios) interrumpen el suave flujo del fluido y provocan perdidas adicionales debido al fenómeno de separación de mezcla del flujo que producen. En un sistema típico, con tubos largos, estas pérdidas son menores en comparación con la perdida de carga por fricción en los tubos (perdidas mayores) y se llaman perdidas menores.

Pérdidas menores

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 se expresan en términos del coeficiente de perdida (K) también llamado coeficiente de resistencia y se define como:

Km = ( (hL*2g)/v^2 )

Donde hL es la perdida de carga irreversible adicional en el sistema de tuberías provocado por la inserción del accesorio.

Las pérdidas de energía menores son proporcionales a la cabeza de velocidad del fluido cuando éste pasa a través de un codo, de una contracción o expansión súbita, de una bifurcación, válvula, etc.

Cuando está disponible el coeficiente de pérdida para un accesorio, la pérdida de carga para este accesorio se determina a partir de:

hL = Km(V^2/2G)

En genera el coeficiente de perdida depende de la geometría del accesorio y del número de Reynolds, tal como el factor de fricción.

Con frecuencia los sistemas de tuberías incluyen secciones de ensanchamiento o contracción repentinas o graduales para ajustar los cambios en las razones de flujo o propiedades como la densidad y la velocidad. Las pérdidas usualmente son más grandes en el caso de los ensanchamientos y contracciones repentinos debido a la separación de flujo.

Pérdida en una expansión súbita

Un ensanchamiento súbito en la tubería provoca un incremento en la presión de P1 a P2 y un decrecimiento en la velocidad de V1 a V2 (figura 1).

Figura 1. Pérdida en una expansión súbita.

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.

Pérdida en una contracción súbita.

Figura 2. Pérdida en una contracción súbita.

El flujo a través

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