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

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

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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

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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.

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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.

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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.

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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

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Dimetro de la tubera Temperatura del fluido

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

POR BERNOULLI:

POR CANTIDAD DE MOVIMIENTO:

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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.

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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