Mecanica De Los Fluidos

Introducción

Dentro de los conocimientos adquiridos durante el curso de mecánica de los fluidos uno de los estudios tomados y practicados es el ensayo para determinar lo que experimenta un fluido, ya sea, líquido o gaseoso, al desplazarse al interior de un conducto o tubería.

De acuerdo a lo antes mencionado, podemos inferir que los fluidos al desplazarse dentro de un conducto experimentas perdidas de energía, debido a la viscosidad del fluido, como también, perdidas inherentes a las rugosidades propias de los materiales de construcción de los conductos utilizados, ya sea metálicos, no metálicos o polímeros.

Es este fenómeno el que será descrito en este informe de manera práctica, adjuntando los cálculos realizados para determinar las pérdidas sufridas dentro de los conductos estudiados. Datos obtenidos mediante el estudio practico de este fenómeno realizado en las dependencias del taller de la institución.

De esta manera se describen las perdidas ocurridas dentro de un conducto como las pérdidas de energía sufridas por un fluido que se desplaza dentro de un conducto, perdidas ocurridas debido a la fricción propia que existe entre el fluido y la pared del conducto, estas pérdidas significan una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo.

Este fenómeno es de suma importancia en sistemas de conducción extensos donde las perdidas por fricción son muy importantes, debido al tamaño propio del sistema, es por eso que han sido objeto de estudio teoricopractico durante años, para así obtener soluciones simples y confiables. Siendo este el objetivo del presente informe, el estudio de las perdidas por fricción en diferentes conductos.

Determinación de pérdidas por fricción

Cada vez que se pone a circular un fluido por un tubo o cañería, se producen perdidas de energías debido a la fricción del fluido con las paredes de la tubería, estas pérdidas de energía traen como consecuencia una pérdida de presión entre dos puntos del sistema de flujo. Cuando se presentan tuberías con gran longitud las perdidas por fricción y accesorios se hacen significativas.

Podemos definir fricción

Es una fuerza resistente que actúa sobre un cuerpo, que impide o retarda el deslizamiento de este respecto a otro o en la superficie que este en contacto. Esta fuerza es siempre tangencial a la superficie en los puntos de contacto con el cuerpo y tiene un sentido tal que se opone al movimiento posible o existente del cuerpo respecto a esos puntos. Por otra parte estas fuerzas de fricción están limitadas en magnitud y no impedirán el movimiento si se aplican fuerzas lo suficientemente grandes.

Coeficiente de fricción (ʄ) : El coeficiente de fricción es un parámetro que se utiliza para poder calcular la fricción en función del material que conforma el conducto y tendrá valores distintos dependiendo de si se encuentra en una situación estática, dinámica, o fricción bajo lubricación y evidentemente, serán diferentes al cambiar las superficies en contacto. Tradicionalmente, el mecanismo de fricción en contacto deslizante se explica mediante el efecto de adhesión entre las rugosidades superficiales.

Determinación de pérdidas por fricción.

Se pone a circular agua en el cuadro de tuberías, para poder medir la deflexión marcada por el manómetro diferencial. Para lograr este objetivo es necesario poner en funcionamiento la bomba de agua, ubicar las mangueras en las válvulas unidireccionales un extremo a la cañería y su otro extremo al manómetro diferencial, de esta misma forma se ubica la otra manguera en el otro extremo de la cañería seleccionada. Una vez que el fluido este circulando por las tuberías es necesario ver el caudal que recorre las tuberías, esto está indicado por el caudalimetro ubicado a la derecha del cuadro de tuberías.

No Material Diámetro (m) Δhhg (m.c.Hg.) Δhagua (m.c.a.)

1 PVC 0.032 0.008 0.1088

2 PVC 0.025 0.025 0.34

3 PVC/ Filtro 0.025 0.107 1.4452

4 Cu 0.023 0.048 0.6528

Fe Galvanizado 0.032 0.003 0.0408

Para ejemplificar los cálculos de la variación de presión en una cañería de PVC de diámetro 32 mm.

A partir del diámetro de la tubería se ve la diferencia de altura en el manómetro diferencial para encontrar el diferencial de presión.

Para esto tomamos en cuenta que la diferencia de presión (∆p) es igual al peso específico del fluido multiplicado por la diferencia de altura (∆H) encontrada en el manómetro diferencial de mercurio:

PVC 32 mm (tubería)

∆p = γhg * ∆H

∆p = 13600 (Kg/m^3) * 0.008 (m)

∆p = 108.8 (Kg/m^2)

H agua = ∆p/γhg

H agua = 108.8 (Kg/m^2)/ 1000 (Kg/m^3)

H agua = 0.1088 m.c.a. (Llevado a metros columna de agua)

A continuación serán escritos los diferentes cálculos relacionados con el cuadro de tuberías, realizados en clases práctica:

PVC/ Filtro de anillas 25 mm

∆p = γhg * ∆H

∆p = 13600 (Kg/m^3) * 0.107 (m)

∆p = 1455.2 (Kg/m^2)

H agua = ∆p/γhg

H agua = 1455.2 (Kg/m^2)/ 1000 (Kg/m^3)

H agua = 1.4552m.c.a.

PVC 25 mm

∆p = γhg * ∆H

∆p = 13600 (Kg/m^3) * 0.025 (m)

∆p = 340 (Kg/m^2)

H agua = ∆p/γhg

H agua = 340 (Kg/m^2)/ 1000 (Kg/m^3)

H agua = 0.34m.c.a.

Cu 23 mm

∆p = γhg * ∆H

∆p = 13600 (Kg/m^3) * 0.048 (m)

∆p = 652.8 (Kg/m^2)

H agua = ∆p/γhg

H agua = 652.8 (Kg/m^2)/ 1000 (Kg/m^3)

H agua = 0.6528m.c.a.

Fe Galvanizado 32 mm

∆p = γhg * ∆H

∆p = 13600 (Kg/m^3) * 0.003 (m)

∆p = 40.8 (Kg/m^2)

H agua = ∆p/γhg

H agua = 40.8 (Kg/m^2)/

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