PRACTICA 1 PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS

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Objetivos.

1. Medir y calcular la pérdida de presión entre dos secciones para diferente gasto.

1. Medir y calcular la pérdida de presión entre dos secciones para diferente diámetro.

1. Observar como funciona el sistema de tuberías.

1. Aprender el uso del tablero de control para controlar el gasto y si surge un imprevisto peligroso, pulsar el botón rojo.

Introducción.

En este reporte se detalla el desarrollo de la practica 1, perdidas por fricción en tuberías, con un breve marco teórico para la correcta interpretación del lector y los resultados y cálculos que derivan de tales pruebas, realizadas en las instalaciones de la Universidad Autónoma Metropolitana unidad Azcapotzalco con la supervisión y asesoría del maestro Rojacques Mompremier.

De igual manera los resultados que derivan de esta práctica son justificados a partir de cálculos teóricos y comparados con los resultados obtenidos en el experimento, con su respectivo margen de error y la justificación de tal discordancia.

1. Marco Teórico.

1. Definición de fluido.

Un fluido se define como un continuo de materia que se deforma plásticamente al mínimo cortante. El gas y los líquidos cumplen con esta definición. En el caso de los gases el movimiento térmico de sus moléculas vence a las fuerzas atractivas entre sus moléculas, lo que le da la capacidad de ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene. Por otro lado, en los líquidos, las fuerzas atractivas vencen a las térmicas, lo que permite considerarlos como incompresibles, aunque esto sea falso, pues simplifica mucho las ecuaciones que describen a los líquidos.

1. Ecuación de continuidad

La ecuación de continuidad también llamada ecuación de la conservación másica o del flujo masico, nos describe la cantidad de materia que pasa por una sección de tubería y la cantidad que sale por otra sección mas alejada, de tal manera que se cumple:

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En caso de que el recipiente por el que fluye el líquido tenga varias salidas:

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Donde SC (superficie de control) simplifican el flujo en cualquier dirección normal  al plano SCi.[pic 6]

Si simplificamos la ecuación suponiendo que el fluido es incompresible y que la sección de la tubería a estudiar tiene solo una entrada y salida de líquido tenemos:

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1. Ecuación de Bernoulli

La ecuación de Bernoulli es un caso especial de la conservación de la energía donde no se toma en cuenta perdidas de carga por fricción, turbinas, accesorios u otros que las provoquen, y como en el caso anterior considera 2 puntos conectados por las líneas de corriente que tendrán la misma energía, de forma tal que:

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Dado en ambas energías están contenidas en el mismo elemento diferencial de volumen, podemos simplificar la igualdad y obtener:

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Curiosamente  puede suponerse como Adx y entonces la velocidad es la velocidad promedio.[pic 12]

1. Perdidas de carga por fricción

Las perdidas de carga debidas a la fricción del fluido con las paredes del recipiente es la siguiente (Darcy- Weiesbach):

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Donde  depende del numero de Reynolds  rugosidad relativa  y la sección de esta.[pic 14][pic 15][pic 16]

Para determinar  tenemos varias maneras:[pic 17]

1. Para flujos laminares: Si el número de Reynols es menor a 2300 entra en esta categoría, y en general se calcula de la forma

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El coeficiente k varia de 48 a 96 y depende de la sección de la tubería, para la redonda es 64.

1. Para flujos turbulentos:  Si Re > 2300 para tuberías lisas:

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Con tuberías rugosas existen infinidad de ecuaciones, como ejemplo Colebrook o Swamee -Jain (formula iterativa y directa):

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Sin embargo, una manera sencilla de determinar el factor de fricción es atreves del diagrama de Moody:

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1. Desarrollo experimental

Desarrollo

Diferentes gastos

1. Identificar la sección de tubería donde se realizarán los experimentos y sus características del punto 1 al 2 y anotar sus propiedades (fig. 1).

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                                                                    Fig. 1

2. Definir el sistema de bombeo adecuado para la prueba y encender el equipo necesario para las mediciones correspondientes (fig. 2). 

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                                                                   Fig. 2

3. De forma manual, establecer el mayor gasto posible para realizar la primera medición (fig.3).

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                                                               Fig. 3

4. Posteriormente purgar y conectar las secciones al manómetro evitando fugas y burbujas de aire en las mangueras (f

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