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

Click here to load reader

Post on 04-Jun-2018

218 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 8/14/2019 II INFORME DE FLUIDOS II (PERDIDAS DE CARGAS POR FRICCIN)

    1/27

    INDICE

    I. RESUMEN .2II. INTRODUCCIN .....3

    III. OBJETIVOS .....4IV. FUNDAMENTO TERICO .....5V.

    EQUIPOS Y MATERIALES

    .

    12VI. PROCEDIMIENTO .14

    VII. CALCULOS Y RESULTADOS .18VIII. CONCLUSIONES .....32

    IX. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES ......33X. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA ......34

    XI. ANEXOS ......35

  • 8/14/2019 II INFORME DE FLUIDOS II (PERDIDAS DE CARGAS POR FRICCIN)

    2/27

    PRDIDAS DE CARGA POR FRICCIN UNPRGINGENIERA CIVIL

    MECNICA DE FLUIDOS II 1

    I. RESUMEN

    Dentro de este informe estaremos presentando la comprobacin experimental de

    prdidas de carga por friccin, las mismas que ya se han visto en clase, pero en este

    caso nos es necesario comprobarlo en el laboratorio; a continuacin veremos cmo se

    comporta nuestros resultados cuando comparamos lo terico con lo experimental, en el

    caso de lo terico se utilizar las ecuaciones de Hazen Willians, Darcy-Weisbach,

    diagrama de Moody, la ecuacin de Colebrook-White y Blasius, donde para nuestro

    caso daremos a conocer cul de las ecuaciones se adaptan mejor a la realidad cuya

    variable es el ensayo experimental.

  • 8/14/2019 II INFORME DE FLUIDOS II (PERDIDAS DE CARGAS POR FRICCIN)

    3/27

    PRDIDAS DE CARGA POR FRICCIN UNPRGINGENIERA CIVIL

    MECNICA DE FLUIDOS II 2

    II. INTRODUCCINCuando tenemos una red de agua, o cualquiera que sea capaz de trasportar fluidos

    viscosos, siempre se van a utilizar tuberas que funcionen como conductores, para este

    caso en las industrias y en las construccin son indispensables estudiarlos a fondo, con

    la finalidad de poder trasportarlos con una mayor eficiencia de tal manera que se

    economice ms; pues si deseamos trasportar agua de un lugar a otro, como puede ser el

    caso que se quisiese brindar el servicio de agua potable a una comunidad de la sierra, y

    siguiendo la accidentada topografa que esta presenta, nos lleva a realizar cuales son las

    prdidas de carga que voy a tener en todo el trayecto de tal manera que podamos

    satisfacer las condiciones de la poblacin, es por tal motivo que los clculos de prdidas

    de carga son muy importantes, aunque en este informe solo presentaremos las prdidas

    de carga por friccin, debido a que las prdidas de cargas locales lo veremos en los

    laboratorios siguientes.

    Si tenemos una tubera y un fluido que la circula podemos analizar que el trasporte de

    este fluido se ve afectado por las paredes de la tubera, que al mismo tiempo podemos

    encontrar a los esfuerzos cortantes tratando de detener al fluido, y si nos guiamos de

    aquella formula de newton, dadas especficamente para fluidos newtonianos, vemos que

    el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad, de aqu viene el

    concepto de que si un fluido es ms viscoso, los esfuerzos cortantes aumentan y las

    prdidas de carga tambin, en este caso vamos a realizar dos ensayos con dos fluidos

    diferentes que son el agua y el mercurio, para el agua lo realizaremos con flujos

    laminares y en el mercurio con flujos turbulentos.

  • 8/14/2019 II INFORME DE FLUIDOS II (PERDIDAS DE CARGAS POR FRICCIN)

    4/27

    PRDIDAS DE CARGA POR FRICCIN UNPRGINGENIERA CIVIL

    MECNICA DE FLUIDOS II 3

    III. OBJETIVOSESPECFICOS:

    1. Evaluar las prdidas de carga por friccin en tuberas con dos fluidos diferentescomo es el agua y el mercurio.

    2. Poder comparar lo experimental con las diferentes frmulas tericas tal como losson de Hazen Willians, Darcy-Weisbach, diagrama de Moody, la ecuacin deColebrook-White, Blasius y Hagen Poiserille.

    GENERALES:

    3. Observar cmo cambia la perdida de en los diferentes caudales.4. Evaluar el nivel de acercamiento entre los resultados obtenidos

    experimentalmente y resultados obtenidos con las formulas.

    5. Complementar la teora vista en clase con la prctica de laboratorio.

  • 8/14/2019 II INFORME DE FLUIDOS II (PERDIDAS DE CARGAS POR FRICCIN)

    5/27

    PRDIDAS DE CARGA POR FRICCIN UNPRGINGENIERA CIVIL

    MECNICA DE FLUIDOS II 4

    IV. FUNDAMENTO TERICO PERDIDAS POR FRICCIN

    La prdida de carga que tiene lugar en una conduccin representa la prdida deenerga 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 deese 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 tuberaLa rugosidad de las paredes de loscanales ytuberas es funcin del materialcon 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) 0,0015 Fundicin asfaltada 0,06-0,18

    Polister reforzado con fibra de vidrio 0,01 Fundicin 0,12-0,60

    Tubos estirados de acero 0,0024 Acero comercial y soldado 0,03-0,09

    Tubos de latn o cobre 0,0015 Hierro forjado 0,03-0,09

    Fundicin revestida de cemento 0,0024 Hierro galvanizado 0,06-0,24

    Fundicin con revestimiento bituminoso 0,0024 Madera 0,18-0,90

    Fundicin centrifugada 0,003 Hormign 0,3-3,0

    Densidad del fluido

    http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(hidr%C3%A1ulica)http://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Obras_hidr%C3%A1ulicashttp://es.wikipedia.org/wiki/Obras_hidr%C3%A1ulicashttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(hidr%C3%A1ulica)
  • 8/14/2019 II INFORME DE FLUIDOS II (PERDIDAS DE CARGAS POR FRICCIN)

    6/27

    PRDIDAS DE CARGA POR FRICCIN UNPRGINGENIERA CIVIL

    MECNICA DE FLUIDOS II 5

    Dimetro de la tubera Temperatura del fluido

    RELACIN DE PRDIDA DE CARGAS (hf) Y Fuerza Resistente (R) ENTUBERAS

    POR BERNOULLI:

    POR CANTIDAD DE MOVIMIENTO:

  • 8/14/2019 II INFORME DE FLUIDOS II (PERDIDAS DE CARGAS POR FRICCIN)

    7/27

    PRDIDAS DE CARGA POR FRICCIN UNPRGINGENIERA CIVIL

    MECNICA DE FLUIDOS II 6

    ECUACIN DE HAZEN WILLIANSSe utiliza particularmente para determinar la velocidad delagua entuberas circulares

    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, ESTADO C

    Tuberas de plstico nuevas 150Tuberas muy pulidas (fibrocemento) 140

    Tuberas de hierro nuevas y pulidas 130

    Tuberas de hormign armado 128

    Tuberas de acero nuevas 120

    Tuberas de palastro roblonado nuevas 114

    Tuberas de acero usadas 110

    Tuberas de fundicin nuevas 100

    Tuberas de palastro roblonado usadas 97

    Tuberas de fundicin usadas 90-80

    ECUACIN DE DARCY-WEISBACHLa ecuacin de Darcy-Weisbach es una ecuacin ampliamente usada enhidrulica.

    Permite el clculo de laprdida de carga debida a lafriccin dentro unatubera . La

    ecuacin fue inicialmente una variante de laecuacin de Prony, desarrollada por el

    francsHenry Darcy.En1845 fue refinada porJuliusWeisbach,deSajonia.

    http://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%A1ulicahttp://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9rdida_de_cargahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Pronyhttp://es.wikipedia.org/wiki/Henry_Darcyhttp://es.wikipedia.org/wiki/1845http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Julius_Weisbach&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Sajoniahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sajoniahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Julius_Weisbach&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/1845http://es.wikipedia.org/wiki/Henry_Darcyhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Pronyhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9rdida_de_cargahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%A1ulicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Agua
  • 8/14/2019 II INFORME DE FLUIDOS II (PERDIDAS DE CARGAS POR FRICCIN)

    8/27

    PRDIDAS DE CARGA POR FRICCIN UNPRGINGENIERA CIVIL

    MECNICA DE FLUIDOS II 7

    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 coeficientede 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