i informe de fluidos ii (perdidas de cargas por fricción)

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fluidos

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INDICE

I. INTRODUCCIN..3II. OBJETIVOS...4III. FUNDAMENTO TERICO....5IV. EQUIPOS Y MATERIALES12V. PROCEDIMIENTO.14VI. CALCULOS Y RESULTADOS....18VII. CONCLUSIONES..32VIII. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES....33IX. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA....34X. ANEXOS...35

I. INTRODUCCIN

Los sistemas de flujo en una tubera presentan prdidas de energa por friccin de acurdo al fluido que pasa por los ductos y tubos, perdidas por cambios en el tamao de la trayectoria del flujo y perdidas de energa por la presencia de vlvulas y accesorios. En el presente informe se estudiar las prdidas de energa debido a la friccin; su evaluacin es importante para el manejo de la lnea de energa cuya gradiente permite reconocer el flujo del fluido en sus regmenes: laminar, transicional o turbulento, dependiendo de su viscosidad. Cuando el fluido es ms viscoso habr mayor resistencia al desplazamiento y por ende mayor friccin con las paredes del conducto, originndose mayores prdidas de carga; mientras que, si la rugosidad de las paredes es mayor o menor habr mayores o menores perdidas de carga. Esta correspondencia de viscosidad-rugosidad ha sido observada por muchos investigadores, dando lugar a la correspondencia entre los nmeros de Reynolds, los parmetros de los valores de rugosidad "k" y los coeficientes de rugosidad "f" que determinan la calidad de tubera.

II. OBJETIVOSESPECFICO: Evaluar perdidas de carga por friccin en tuberas. Poder comparar lo terico con lo experimental.

GENERALES: Observar cmo cambia la perdida de carga conforme cambia cara el caudal.

Evaluar el nivel de acercamiento entre los resultados obtenidos experimentalmente y resultados obtenidos usando conceptos aprendidos en aula.

Profundizar y complementar la parte terica vista en clase.

III. FUNDAMENTO TERICOPERDIDAS POR FRICCINLa prdida de carga que tiene lugar en una conduccin representa la prdida de energa de un flujo hidrulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento, expresada en unidad de longitud.

FACTORES DE PERDIDA FRICCIONALLos factores ms importantes que inciden en la prdida de carga friccional son:a) Viscosidad del fluido en movimiento (Viscosidad Dinmica)Si imaginamos que un fluido est formado por delgadas capas unas sobre otras, la viscosidad dinmica ser el grado de rozamiento interno entre las capas de ese fluido. A causa de la viscosidad, ser necesario ejercer una fuerza para obligar a una capa de fluido a deslizar sobre otra.

b) Rugosidad de la tuberaLarugosidadde las paredes de loscanalesytuberases funcin del material con que estn construidos, el acabado de la construccin y el tiempo de uso. Los valores son determinados en mediciones tanto de laboratorio como en el campo. La variacin de este parmetro es fundamental para el clculo hidrulico y para el buen desempeo de lasobras hidrulicas.RUGOSIDAD ABSOLUTA DE MATERIALES

Material (mm)Material (mm)

Plstico (PE, PVC)0,0015Fundicin asfaltada0,06-0,18

Polister reforzado con fibra de vidrio0,01Fundicin0,12-0,60

Tubos estirados de acero0,0024Acero comercial y soldado0,03-0,09

Tubos de latn o cobre0,0015Hierro forjado0,03-0,09

Fundicin revestida de cemento0,0024Hierro galvanizado0,06-0,24

Fundicin con revestimiento bituminoso0,0024Madera0,18-0,90

Fundicin centrifugada0,003Hormign0,3-3,0

c) Densidad del fluido

d) Dimetro de la tubera

e) Temperatura del fluido

RELACIN DE PRDIDA DE CARGAS (hf) Y Fuerza Resistente (R) EN TUBERAS

POR BERNOULLI:

POR CANTIDAD DE MOVIMIENTO:

ECUACIN DE HAZEN WILLIANSSe utiliza particularmente para determinar la velocidad delaguaentuberascirculares llenas, o conductos cerrados es decir, que trabajan apresin.

Donde:V = velocidad (m/s)Q = Caudal (m3/s)Rh = Radio Hidrulico (m)D = Dimetro de la tubera (m)S = Pendiente del Gradiente Hidrulico: Prdida de carga por unidad de longitud de la tubera (m/m) (km/km)C = Calidad de la tubera (/s)

CALIDAD DE TUBERA

MATERIAL, CLASE, ESTADOC

Tuberas de plstico nuevas150

Tuberas muy pulidas (fibrocemento)140

Tuberas de hierro nuevas y pulidas130

Tuberas de hormign armado128

Tuberas de acero nuevas120

Tuberas de palastro roblonado nuevas114

Tuberas de acero usadas110

Tuberas de fundicin nuevas100

Tuberas de palastro roblonado usadas97

Tuberas de fundicin usadas90-80

ECUACIN DE DARCY-WEISBACHLaecuacin de Darcy-Weisbaches una ecuacin ampliamente usada enhidrulica. Permite el clculo de laprdida de cargadebida a lafriccindentro unatubera. La ecuacin fue inicialmente una variante de laecuacin de Prony, desarrollada por el francsHenry Darcy. En1845fue refinada porJulius Weisbach, deSajonia.Esta frmula permite la evaluacin apropiada del efecto de cada uno de los factores que inciden en la prdida de energa en una tubera. Es una de las pocas expresiones que agrupan estos factores. La ventaja de esta frmula es que puede aplicarse a todos los tipos de flujo hidrulico (laminar, transicional y turbulento), debiendo el coeficiente de friccin tomar los valores adecuados, segn corresponda.La ecuacin de Darcy-Weisbach est definida por la siguiente expresin:

En donde: hf= prdida de carga debida a la friccin. f= factor de friccin de Darcy. L= longitud de la tubera. D= dimetro de la tubera. V= velocidad media del fluido. g= aceleracin de la gravedad 9,80665 m/s2En funcin del caudal:

Para el caso particular de flujo laminar la ecuacin de Darcy-Weisbach se reduce a la siguiente expresin:

ECUACIN DE COLEBROOK-WHITEFrmula usada en hidrulica para el clculo del factor de friccin de Darcy,tambin conocido como coeficiente de rozamiento. Se trata del mismo factorfque aparece en la ecuacin de Darcy-Weisbach.La expresin de la frmula de Colebrook-Whitees la siguiente:

En donde: f= factor de friccin de Darcy. = rugosidad. D= dimetro de la tubera. = Reynolds

Para el caso particular de tuberas lisas la rugosidad relativa, es decir la relacin entre la rugosidad en las paredes de la tubera y el dimetro de la misma, es muy pequeo con lo que el trminoes muy pequeo y puede despreciarse el primer sumando situado dentro del parntesis de la ecuacin anterior. Quedando en este caso particular la ecuacin del siguiente modo:

Para nmeros de Reynolds muy grandes el segundo sumando situado dentro del parntesis de la ecuacin de Colebrook-White es despreciable. En este caso la viscosidad no influye en la prctica a la hora de determinar el coeficiente de friccin, este nicamente depende de la rugosidad relativade la tubera. Esto se manifiesta en eldiagrama de Moodyen que en la curva para valores elevados dese hacen rectas.

DIAGRAMA DE MOODYEldiagrama de Moodyes la representacin grfica en escala doblemente logartmica del factor de friccin en funcin delnmero de Reynoldsy la rugosidad relativa de una tubera.

ECUACIN DE BLASIUSUtilizada para rgimen turbulento liso, f= f(). Vlida para tubos lisos y 3000