perdidas de energia mecanica por friccion en tuberias

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS 1 PÉRDIDAS DE ENERGÍA MECÁNICA POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS INTEGRANTES: Chadd Brown David Fuentes Brallan Burgos Luis De León S. Informe de laboratorio entregado al Ingeniero Químico, CRISÓSTOMO PERALTA. UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO FACULTAD DE INGENIERÍA

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Page 1: Perdidas de Energia Mecanica Por Friccion en Tuberias

LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS 1PÉRDIDAS DE ENERGÍA MECÁNICA POR

FRICCIÓN EN TUBERÍAS

INTEGRANTES:Chadd BrownDavid FuentesBrallan BurgosLuis De León S.

Informe de laboratorio entregado al Ingeniero Químico,CRISÓSTOMO PERALTA.

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICOFACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICABARRANQUILLA

2007

Page 2: Perdidas de Energia Mecanica Por Friccion en Tuberias

RESUMEN

En este informe se realiza un análisis acerca de las pérdidas de energía en una tubería debido a la fricción que presenta esta así como los materiales que la componen, materia de construcción y característica de diseño. A su vez es importante resaltar que las tuberías, así como cualquier equipo, pierden sus características iniciales, y la forma de determinar los coeficientes de fricción es necesario realizarlo de forma experimental para encontrar los nuevos valores de este sistema de tubería, empleando las ecuaciones dadas en clase.

También en este informe se pudo determinar la longitud equivalente de diversos accesorios utilizados frecuente mente en el diseño de un sistema de tuberías, los analizados en esta experiencia fueron los codos de 45°, codos de 180°, válvulas de globo y compuerta, codo de 90° corto y largo. Mostrando solo una parte la gran cantidad de pérdidas por accesorios que se puede determinar y que afectaran a la energía que se le suministra al fluido.

1.INTRODUCCIÓN

El método más común para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son las más frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor resistencia estructural sino también mayor sección transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma. A menos que se indique específicamente, la palabra “tubería” en este estudio se refiere siempre a un conducto cerrado de sección circular y diámetro interior constante.

La ecuación de energía se será pieza clave dentro del análisis del estudio de las pérdidas de energía debido a la fricción y los accesorios.

(Ec. 1)

Muy pocos problemas especiales de mecánica de fluidos, como es el caso del flujo en régimen laminar por tuberías, pueden ser resueltos por métodos matemáticos convencionales; todos los demás problemas necesitan métodos de resolución basados en coeficientes determinados experimentalmente. Muchas fórmulas empíricas han sido propuestas como soluciones a diferentes problemas de flujo de fluidos por tuberías,

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pero son muy limitadas y pueden aplicarse sólo cuando las condiciones del problema se aproximan a las condiciones de los experimentos de los cuales derivan las fórmulas.

Debido a la gran variedad de fluidos que se utilizan en los procesos industriales modernos, una ecuación que pueda ser usada para cualquier fluido ofrece ventajas obvias. Una ecuación de este tipo es la fórmula de Darcy, que puede ser deducida por análisis dimensional; sin embargo, una de las variables en la fórmula, el coeficiente de fricción, debe ser determinado experimentalmente. Esta fórmula tiene una extensa aplicación en el campo de la mecánica de fluidos y se utiliza mucho en este estudio.

(Ec.2)

Para ilustrar la forma como las variables del fenómeno de flujo están relacionadas entre si, así como la subsiguiente vinculación que tienen con el “factor de fricción” y las pérdidas de carga en accesorios, se procederá a medir la pérdida de presión que tiene lugar al hacer circular agua a diferentes flujos, recorriendo conductos de diferentes longitudes, y con diferentes accesorios.

A su vez los accesorios poseen los coeficientes de resistencia los cuales siguen la ecuación.

(Ec. 3)

Donde K es reemplazada en la ecuación de Darcy.

(Ec. 4)

La aplicación más específica en la determinación de la pérdidas de energía mecánica por la fricción en tuberías, radica en el momento de seleccionar, diseñar u optimizar sistemas de flujo en tuberías comerciales en plantas de procesos o redes de distribución de flujos, en los cuales el conocimiento de las variables que retardan o aceleran el moviendo de cualquier tipo de flujo son determinantes para conocer la eficiencia del proceso, selección del material de las líneas de transporte, etc.

Dentro de los otros cálculos necesarios para hallar la velocidad del fluido se empleará la ecuación de continuidad.

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(Ec. 5)

Así como las características del fluido, si es flujo laminar o turbulento, se empleara la ecuación de Reynolds.

(Ec. 6)

Todas estas ecuaciones serviran como herramienta de cálculo para determinar las pérdidas de energía en tuberías y accesorios.

2. EQUIPO

2.1. Descripción del equipo

El equipo consiste en un tanque para agua de almacenamiento; una motobomba centrifuga, la cual recircula el agua al tanque; diez (10) tramos de tuberías de cobre de sección circular de ½ pulgada (1.4 cm de diámetro interno), cada una equipada con un par de anillos piezométricos y enumeradas así: 1. Tubería con codos de 45°. 2. Tubería lisa y horizontal. 3. y 4. Tubería con codos de retorno (180°). 5. Tubería con válvulas de globo. 6. Tubería con válvula de compuerta. 7. Tuberías con Tes en carrera recta. 8. Tubería con codos de 90° (radio corto). 9. Tubería con codos de 90° (radio corto). 10. Tubería con Tes en ángulos de 90°.

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Figura 1.

El equipo posee dos manómetros, uno de carátula o Bourdon (fig. 2) para registrar la presión a la entrada y otro de columnas en U (fig. 3) para registrar la presión de la salida del tramo de tubería, e instalar auxiliares como válvulas en el extremo derecho para seleccionar la tubería a utilizar.

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Figura 2

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Figura 3.

2.2. Instrumentos auxiliares

Para la realización de la experiencia se necesitan instrumento tales como: recipiente graduado para tomar un volumen de agua, un cronómetro, una cinta métrica y un termómetro para controlar la temperatura del agua.

2.3. Materiales

El fluido utilizado es agua a temperatura ambiente, u otro fluido con diferente rango de viscosidad.

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3. OPERACIÓN DEL EQUIPO

3.1. Arranque preliminar

Abra las válvulas de descarga de la bomba (W1), la que conecta al tramo escogido hacia el piezómetro y la válvula de descarga respectivamente.Conecte la manguera al grifo con agua y llene el tanque de alimentación hasta sus ¾ partes.Cierre la válvula de descarga de la bomba, (W1).Conecte la bomba, colocando en ON la palanca de la caja de breakers (tacos).Abra lentamente la válvula de descarga de la bomba (W1), e impida que salga el mercurio del manómetro de columna.Deje transcurrir por lo menos (10) minutos con la válvula de descarga completamente abierta para estabilizar el equipo.

3.2. Experiencia No. 1. Determinación de las pérdidas por fricción de superficie en tubería recta.

3.3. Procedimiento.

Para esta experiencia se utiliza el tramo de tubería recta (No. 2). Por lo tanto habilite este tramo previamente, abriendo las válvulas que comunican al manómetro en U y la descarga del tramo (arranque preliminar “colocar el número correspondiente”), y realice los siguientes registros y medidas:

Presión de entrada al tramo en el manómetro de carátula (psi).Presión de salida del tramo en el manómetro de columna en U (cm de Hg).Tasa de flujo en la descarga del tramo.Repita este procedimiento para diez (10) tasas de flujo diferentes, abarcando toda la escala de los manómetros.Mida la longitud del tramo de tubería seleccionado y registre los datos en la tabla 1.Controle constantemente la temperatura del agua, si esta aumenta apreciablemente, suministre agua al tanque y al mismo abra la válvula de drenaje del tanque manteniendo el mismo nivel inicial (3/4 partes del tanque).

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3.4. Experiencia No 2. Determinación de las pérdidas por fricción de forma en tuberías con accesorios.3.5. Procedimiento.

Para esta experiencia se utilizan los tramos que contienen accesorios. Por lo tanto siga el siguiente procedimiento:

Cierre la válvula de descarga de la bomba (W1) y apague la motobomba.Cierre las válvulas que comunican al manómetro en U y la descarga del tramo anterior.Abra las válvulas que comunican al manómetro en U y la descarga del tramo a utilizar.Conecte la bomba u abra la válvula de descarga de la bomba (W1) lentamente.Tome los mismos datos que en el numeral “procedimiento anterior” ; sólo en tres (3) tasa de flujo diferentes.Para cada tramo mida la longitud de la sección recta y contabilice el número de accesorios presentes.Registres los datos en las respectivas tablas.

4. PARTE EXPERIMENTAL

4.1. Parte experimental No. 1

En general se realizaron varias corridas de flujo de agua a través de tuberías con accesorios, empezando con la tubería recta para luego abarcar las demás, diez (10) en total.

Se midió presion de entrada y presion de salida, tiempo de llenado de un recipiente de diez (10) litros, las unidades se reportan en la tablas. La secuencia fue primero el tramo recto de tubería, siguiendo con el do codos de 45°, codo de 180° arreglo 1, codo de 180° arreglo 2, con válvula de globo, con válvula de compuerta, con codo de 90° largo y con codo de 90 corto.

Con el tramo recto se realizaron 10 corridas, con el resto 3, con dos tiempos respectivamente, las condiciones fueron las de presión y temperatura ambiente, y la presiones de entrada oscilaron entre los 40 psig y 12 psig, las de salida de 21.90 cm Hg hasta 4.30 cm Hg, los tiempos oscilaron respectivamente según el arreglo de tubería con el cual se trabajo.

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A continuación se mostraran las tablas de las pruebas realizadas:

Tramo rectoLongitud de tubería 3.01 m.

Tabla No. 1.Corrida Pe(PSIG) Ps(cm Hg) t1(s) t2(s) V(lt)

1 38 21,9 7,264 6,925 102 35 19,4 7,73 7,887 103 32 17,8 8,224 8,136 104 29 15,8 8,566 8,616 105 26 13,8 8,856 8,953 106 23 12,2 9,433 9,378 107 20 9,9 10,61 10,403 108 18 8,8 11,247 11,34 109 15 6,5 12,106 11,924 1010 12 4,3 14,007 13,924 10

Con la tabla uno primero se unificó las unidades, convirtiéndolas todas en el IS. Luego se tomaron las columnas de volumen y tiempo para hallar el caudal y luego con la ecuación 5, ecuación de continuidad, la velocidad promedio.

4.2. Parte experimental No. 2.

Tramo con codos de 45°.Longitud de tubería 308.5 m.

Tabla No. 2.

Corrida Pe(PSIG) Ps(cmHg) t1(s) t2(s) V(lt)No. de codos

1 35 13,2 8,856 8,33 10 122 35 12,2 9,36 9,355 10 123 30 10 10,056 9,89 10 12

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Tramo con codos de 180°. Arreglo 1Longitud de tubería 14.855 m.

Tabla No. 3.

Corrida Pe(PSIG) Ps(cmHg) t1(s) t2(s) V(lt)No. de codos

1 40 2,8 14,833 14,94 10 42 37 2,1 15,383 15,183 10 43 34 1,6 16,006 15,984 10 4

Tramo con codos de 180°. Arreglo 2.Longitud de tubería 6.231 m.

Tabla No. 4.

Corrida Pe(PSIG) Ps(cmHg) t1(s) t2(s) V(lt)No. de codos

1 40 3,6 12,692 12,65 10 162 37 2,7 13,5 12,923 10 163 34 1,9 14,441 14,33 10 16

Tramo con válvulas de globo.Longitud de tubería 2.64 m.

Tabla No. 5.Corrida Pe(PSIG) Ps(cmHg) t1(s) t2(s) V(lt) No.de Val.

1 39 1,6 15,706 15,512 10 52 36 1 16,555 16,541 10 53 34 0,7 18,083 17,749 10 5

Tramo con válvulas de compuerta.Longitud de tubería 2.74 m.

Tabla No. 5.Corrida Pe(PSIG) Ps(cmHg) t1(s) t2(s) V(lt) No.de Val.

1 39 1,6 15,706 15,512 10 52 36 1 16,555 16,541 10 53 34 0,7 18,083 17,749 10 5

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Tramo con válvulas de compuerta.Longitud de tubería 2.74 m.

Tabla No. 6.Corrida Pe(PSIG) Ps(cmHg) t1(s) t2(s) V(lt) No.de Val.

1 30 17,6 8,303 7,94 10 52 25 13,8 9,336 9,233 10 53 20 10,4 10,55 10,606 10 5

Tramo con codos de 90°, largo.Longitud de tubería 4.269 m.

Tabla No. 7.

Corrida Pe(PSIG) Ps(cmHg) t1(s) t2(s) V(lt)No. de codos

1 30 7,1 11,326 11,149 10 122 25 5,3 12,655 12,15 10 123 20 3,1 14,252 14,136 10 12

Tramo con codos de 90°, corto.Longitud de tubería 4.398 m.

Tabla No. 8.

Corrida Pe(PSIG) Ps(cmHg) t1(s) t2(s) V(lt)No. de codos

1 35 7 11,801 11,572 10 122 30 5,2 13,3 12,99 10 123 25 3,4 14,026 13,932 10 12

5. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS.

5.1. Parte experimental No. 1.

En el análisis de resultados primero se realizaron lo cálculos concernientes los caudales de flujo así como la velocidad de lineal promedio, este se realizará dividiendo el volumen entre el tiempo promedio, V/t = Q, luego con la ecuación de continuidad se halló la velocidad lineal promedio, Q = Av → v = Q/A, y las caídas de presión, ΔP/γ = (P1 – P2)/γ.

De acuerdo con la ecuación general de la energía,

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La cabeza de altura son cero, puesto que la tubería esta en posición horizontal, por ser la tubería uniforme en su área transversal la cabeza de velocidad también es cero y no se tuvo en cuenta la adición de energía de la bomba hA, y tampoco existió un motor de fluido, hR.La ecuación que se obtuvó fue,

Con base en los datos de la tabla No. 1 se hallaran los datos antes mencionados.

Se realizaron la respectivas conversiones en las tablas si que todos los datos registrados en ellas tendrán los mismos parámetros de medida.

Tabla No. 1.a.Corrida Pe(kPa) Ps(kPa) ΔP/γ(m) t(s) V(m3) Q(m3/s) v(m/s)

1262,02793

6 29,190394723,734713

7 7,0945 0,01 0,001409543 9,16120241

2 241,34152 25,858157921,965684

2 7,8085 0,01 0,001280656 8,32351291

3220,65510

4 23,725526320,074370

8 8,18 0,01 0,001222494 7,94549517

4199,96868

8 21,059736818,237405

8 8,591 0,01 0,001164009 7,56537662

5179,28227

2 18,393947416,400440

8 8,9045 0,01 0,001123028 7,29902303

6158,59585

6 16,261315814,509127

4 9,4055 0,01 0,001063208 6,91022811

7 137,90944 13,195657912,712923

8 10,5065 0,01 0,000951792 6,18608961

8124,11849

6 11,729473711,456577

2 11,2935 0,01 0,000885465 5,75500514

9 103,43208 8,663815799,6603735

1 12,015 0,01 0,000832293 5,40941744

10 82,745664 5,731447377,8505827

3 13,9655 0,01 0,00071605 4,65390788

Los datos hL, corresponden a los de la caída de presión y con estos, la longitud de la tubería, su diámetro, velocidad promedio se pudo determinar el coeficiente de fricción, despejando f de la ecuación 2.

(EC. 6)

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Tabla No. 1.b.

A continuación se hallara el valor de Reynolds. La viscosidad tomada fue la cinemática a 30 °C, 0.804E-6 m2/s.

Tabla No. 1.c.Corrida v(m/s) D (m) Re

1 9,16120241 0,014 159523,4252 8,32351291 0,014 144936,7923 7,94549517 0,014 138354,3944 7,56537662 0,014 131735,4145 7,29902303 0,014 127097,4166 6,91022811 0,014 120327,3557 6,18608961 0,014 107717,9788 5,75500514 0,014 100211,5329 5,40941744 0,014 94193,836

10 4,65390788 0,014 81038,197

Con los datos del factor de fricción y los del número de Reynolds se construyo la gráfica 1.

Esta gráfica indica, que al aumentar el factor de fricción aumenta en la medida que disminuye el número de Reynolds, puesto que los valores que dictaminan o que van a favor del aumento de este parámetro van en detrimento, la velocidad, puesto que los otros valores son constantes, y también se observa en el gráfico que el flujo es turbulento.

5.2. Parte experimental No. 2.

Corrida hL(m) LR(m) v(m/s) D (m) ƒ1 23,7347137 3,02E+00 9,16120241 0,014 0,025721672 21,9656842 3,02E+00 8,32351291 0,014 0,02883713 20,0743708 3,02E+00 7,94549517 0,014 0,028921454 18,2374058 3,02E+00 7,56537662 0,014 0,028981585 16,4004408 3,02E+00 7,29902303 0,014 0,027999236 14,5091274 3,02E+00 6,91022811 0,014 0,027636097 12,7129238 3,02E+00 6,18608961 0,014 0,030215738 11,4565772 3,02E+00 5,75500514 0,014 0,03146189 9,66037351 3,02E+00 5,40941744 0,014 0,03002707

10 7,85058273 3,02E+00 4,65390788 0,014 0,03296753

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En la parte experimental 2, se trabajó con las tuberías con accesorios. A continuación se halló los caudales así como la velocidad lineal promedio del fluido a través del tramo con codos de 45°. Estos datos se ilustraron en la tabla 2.a.

Tabla No. 2.a.

Corrida Pe(kPa) Ps(kPa)(Pe-Ps)/

γ(m) t(s) V(m3) Q(m3/s) v(m/s)

1 262,02793617,594210

5244,43372

5 8,593 0,01 0,001163738 7,5636158

2 241,3415216,261315

8225,08020

4 9,3575 0,01 0,001068662 6,94567465

3 206,8641613,328947

4193,53521

3 9,973 0,01 0,001002707 6,51701098

Los datos de ((Pe-Ps)/γ) (m), equivalen a los valores de hL.

Tabla No. 2.b.

Con estos datos se halló el valor de Le con base a la ecuación 2, donde ƒ se tomó de la gráfica 1. Los valores de ƒ serán 0.02898, 0.02799 y 0.02763. Y con base a la ecuación 2, adicionando el valor de Le que será el valor buscado.

(Ec. 7)

Tabla No. 2.c.

Corrida hL(m) v(m/s) D(m) LR(m) ƒ Le(m) K

1 2,49E+01 7,5636158 0,014 3,085 0,02898 1,0432107152,1594461

8

2 2,29E+01 6,94567465 0,014 3,085 0,02799 1,582276833,1634234

6

3 1,97E+01 6,51701098 0,014 3,085 0,02763 1,5328543873,0251976

2

Corrida v(m/s) D(m) Re1 7,5636158 0,014 131704,7532 6,94567465 0,014 120944,5833 6,51701098 0,014 113480,291

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Los valores obtenidos en la penúltima columna son los valores correspondientes a la longitud equivalente de 12 codos de 45°, los valores de coeficiente de resistencia K en la última columna.

Nota: todos los datos a continuación serán calculados de igual forma que los registrados en las tablas 2 y sus complementarias. Los valores de ƒ se hallaron extrapolando con una calculadora científica marca CASIO, modelo fx-350MS, en modo Reg Lin.

Los valores a continuación corresponderán a los de la tabla 3.a así como al accesorio, codo de retorno o codo de 180° (arreglo 1).

Tabla No. 3.a.

Corrida Pe(kPa) Ps(kPa) (Pe-Ps)/γ(m) t(s) V(m3) Q(m3/s) v(m/s)

1 275,81888 3,73210526 27,7356549 14,8865 0,01 0,00067175 4,36597928

2 255,132464 2,79907895 25,7220576 15,283 0,01 0,00065432 4,25270893

3 234,446048 2,13263158 23,6812861 15,995 0,01 0,0006252 4,06340422

Los valores de (Pe-Ps)/γ (m) corresponden a los de hL.

Tabla No. 3.b.Corrida v(m/s) D(m) Re

14,3659792

8 0,01476024,514

8

24,2527089

3 0,01474052,145

5

34,0634042

2 0,01470755,794

9

En los datos registrados en la tabla 3.b, se observan lo resultados del número de Reynolds. Qué se utilizaran par determinar el valor de el factor de fricción, así como tipo de flujo, turbulento.

Tabla No. 3.c.Corrida hL(m) v(m/s) D(m) LR(m) ƒ Le(m) K

1 27,73565494,3659792

8 0,014 14,855 0,03245543 -2,54055558 -5,88962937

2 25,72205764,2527089

3 0,014 14,855 0,03259656 -2,87023056 -6,6828312

3 23,68128614,0634042

2 0,014 14,855 0,03283243 -2,85588394 -6,69754334

En la tabla 3.c, se hallan los valores de ƒ, Le y K, los valore de la longitud equivalente son negativos debido a que esta es menor la longitud de la

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tubería que une los accesorios, ya que estos valores son positivos, y el valor de K corresponde al coeficiente de resistencia.

Ahora se mostrara el análisis de los datos correspondientes a la tabla No. 4.

Tabla No. 4.a.Corrida Pe(kPa) Ps(kPa) (Pe-Ps)/γ(m) t(s) V(m3) Q(m3/s) v(m/s)

1 275,81888 4,79842105 27,6269581 12,671 0,01 0,0007892 5,12936236

2 255,132464 3,59881579 25,64053513,211

5 0,01 0,00075692 4,91951334

3 234,446048 2,5325 23,640524814,385

5 0,01 0,00069514 4,51803208

En la tabla No. 4.a, se pueden observar los valores de caudal y velocidad media del flujo.

Tabla No. 4.b.Corrida v(m/s) D(m) Re

15,1293623

6 0,01489317,255

1

24,9195133

4 0,01485663,167

7

34,5180320

8 0,01478672,200

4

En la tabla No. 4.b, se observa el número de Reynolds para hallar el coeficiente de fricción.

Tabla No. 4.c.

Corrida hL(m) v(m/s) D(m) LR(m) ƒ Le(m) K

127,626958

1 5,12936236 0,014 3,231 0,03150426 5,92411987 13,3310732

2 25,640535 4,91951334 0,014 3,231 0,03176573 5,93017112 13,4554439

323,640524

8 4,51803208 0,014 3,231 0,03226597 6,6281802 15,2760474

En la tabla 4.c, se observan los valores de Le de el accesorio así como el coeficiente de perdida por codos de 180° arreglo 2.

El análisis de la tabla 5 se realizó con un accesorio que son cinco válvulas de globo.

Page 18: Perdidas de Energia Mecanica Por Friccion en Tuberias

Tabla No. 5.a.

Corrida Pe(kPa) Ps(kPa)(Pe-Ps)/

γ(m) t(s) V(m3) Q(m3/s) v(m/s)

1 268,92340821,326315

825,239255

1 15,609 0,01 0,00064066 4,16388946

2 248,23699213,328947

423,945774

2 16,548 0,01 0,0006043 3,92761364

3 234,4460489,3302631

622,947582

5 17,916 0,01 0,00055816 3,62771548

En la tabla No. 5.a, se observan los caudales y las velocidades lineal promedio.

Tabla No. 5.b.Corrida v(m/s) D(m) Re

14,1638894

6 0,01472505,537

8

23,9276136

4 0,01468391,282

3

33,6277154

8 0,014 63169,175

En la tabla No. 5.b, se pueden observar los números de Reynolds, flujo turbulento, para hallar el coeficiente de fricción.

Tabla No. 5.c.

Corrida hL(m) v(m/s) D(m) LR(m) ƒ Le(m) K

125,239255

14,1638894

6 0,014 2,64 0,03270723 9,58535493 22,3935979

223,945774

23,9276136

4 0,014 2,64 0,03300132 10,2801354 24,2327184

322,947582

53,6277154

8 0,014 2,64 0,03337529 11,7106801 27,9176682

En la tabla No. 5.c, se observa los valores del coeficiente de resistencia, longitud equivalente de los accesorios, válvula de globo, 5 en esta tubería.

Ahora los datos de la tabla 6, que recopila los datos de 5 válvulas de compuerta.

Tabla No. 6.a.

Corrida Pe(kPa) Ps(kPa)(Pe-Ps)/

γ(m) t(s) V(m3) Q(m3/s) v(m/s)

1206,8641

623,458947

4 18,6957403 8,1215 0,01 0,0012313 8,00272739

2 172,386818,393947

4 15,6975385 9,2845 0,01 0,00107706 7,00028548

3137,9094

413,862105

3 12,6449882 10,578 0,01 0,00094536 6,14427591

Page 19: Perdidas de Energia Mecanica Por Friccion en Tuberias

En la tabla No. 6.a, se registra los datos de caudal y velocidad lineal promedio.

Tabla No. 6.b.Corrida v(m/s) D(m) Re

1 8,00272739 0,014 139350,9752 7,00028548 0,014 121895,5183 6,14427591 0,014 106989,879

Los datos de la tabla No. 6.b, de número de Reynolds, flujo turbulento.

Tabla No. 6.c.

Corrida hL(m) v(m/s) D(m) LR(m) ƒ Le(m) K

118,695740

3 8,00272739 0,014 2,74 0,02792409 2,87153831 5,72750693

215,697538

5 7,00028548 0,014 2,74 0,02917312 3,01608953 6,28490991

312,644988

2 6,14427591 0,014 2,74 0,03023969 3,04247248 6,57167405

En la tabla No. 6.c, se muestran los valores de la longitud equivalente de las válvulas de compuerta y coeficiente de fricción así como el coeficiente de perdida de las cinco válvulas.

Análisis de la tabla No. 7, codos de 90, largo.

Tabla No. 7.a.

Corrida Pe(kPa) Ps(kPa) (Pe-Ps)/γ(m) t(s)V(m3

) Q(m3/s) v(m/s)

1206,8641

6 9,46355263 20,122386111,237

5 0,01 0,000889878 5,78368414

2 172,3868 7,06434211 16,852442212,402

5 0,01 0,000806289 5,24040722

3137,9094

4 4,13197368 13,6368467 14,194 0,01 0,000704523 4,57898764

En la tabla No. 7.a se pueden observar los valores de caudal y velocidad lineal promedio.

Tabla No. 7.bCorrida v(m/s) D(m) Re

1 5,7836841 0,014 100710,91

Page 20: Perdidas de Energia Mecanica Por Friccion en Tuberias

4 8

25,2404072

2 0,014 91250,872

34,5789876

4 0,01479733,615

6

En la tabla No. 7.b, se observan los números de Reynolds para hallar el coeficiente de fricción, el flujo es turbulento.

Tabla No. 7.c.

Corrida hL(m) v(m/s) D(m) LR(m) ƒ Le(m) K

120,122386

1 5,78368414 0,014 4,269 0,030688991,11512138

2 2,44442461

216,852442

2 5,24040722 0,014 4,269 0,03136591,10505423

2 2,47578726

313,636846

7 4,57898764 0,014 4,269 0,032190021,28084442

4 2,94502912

En la tabla No. 7.c, se observan los valores del coeficiente de fricción, longitud equivalente y coeficiente de pérdida para los doce codos.

A continuación el último accesorio con el que se experimento fue con una tubería de conformada con doce codos de 90° corto.

Tabla No. 8.a.

Corrida Pe(kPa) Ps(kPa) (Pe-Ps)/γ(m) t(s) V(m3) Q(m3/s) v(m/s)

1241,3415

29,3302631

6 23,650484911,686

5 0,010,0008556

95,5614726

8

2206,8641

66,9310526

3 20,380541 13,145 0,010,0007607

54,9444009

5

3 172,38684,5318421

1 17,1105971 13,979 0,010,0007153

64,6494134

4

En la tabla se pueden observar los datos del caudal y velocidad lineal promedio.

Tabla No. 8.b.Corrida v(m/s) D(m) Re

15,5614726

8 0,01496841,564

2

24,9444009

5 0,014 86096,534

34,6494134

4 0,01480959,935

6

Page 21: Perdidas de Energia Mecanica Por Friccion en Tuberias

En la tabla No. 8.b, se observa los números de Reynolds para hallar el valor del coeficiente de fricción.

Tabla No.8.c.

Corrida hL(m) v(m/s) D(m) LR(m) ƒ Le(m) K

123,650484

9 5,56147268 0,014 4,398 0,03096586 2,38472724 5,2746518

2 20,380541 4,94440095 0,014 4,398 0,03173472 2,81773729 6,38715029

317,110597

1 4,64941344 0,014 4,398 0,03210227 2,37467331 5,4451717

En la tabla No. 8.c, se observan los valores de coeficiente de fricción, longitud equivalente de los accesorios y el coeficiente de pérdida.

6. GRÁFICAS

Número de Reynolds Vs. Factor de fricción

0,01

0,1

1

1595

23,4

3

1449

36,7

9

1383

54,3

9

1317

35,4

1

1270

97,4

2

1203

27,3

6

1077

17,9

8

1002

11,5

3

9419

3,83

6

8103

8,19

7

Número de Reynolds

Fac

tor

de

fric

ció

n

Serie1

Gráfica No. 1.

7. CONCLUSIONES

Page 22: Perdidas de Energia Mecanica Por Friccion en Tuberias

Se aplicaron en forma práctica los conceptos de energía mecánica presente en un fluido, el uso de la ecuaciones 1, 2, 3, 5, 6 y 7 para hallar las perdidas de los equipos de manera experimental.Se determinaron experimentalmente los valores de factores de fricción y su variación con el número de Reynolds y se conoció que a medida que el número de Reynolds aumenta disminuye el coeficiente de fricción, debido a que la velocidad del fluido aumenta dentro de la tubería así como los elementos que disminuyen o generan las pérdidas de energía en la tubería.Se interpretaron las pérdidas por fricción que experimenta el flujo dentro de la tubería debido al cambio que se presenta el flujo del fluido debido a la longitud de esta.Se hallaron la perdidas de fricción en accesorios y expresarlas en función de una pérdida correspondiente a una longitud de tubería equivalente.Las constantes de pérdidas por accesorios fueron halladas a partir de la longitud equivalente. Pero de los accesorios en total.

BIBLIOGRAFÍA

MOTT, Robert. Mecánica de fluidos. Editorial Prentice Hall. 2ª Edición. STREETER, Víctor. Mecánica de fluidos. Editorial Mc Graw Hill. 8ª Edición. México 1990.