PERDIDAS POR FRICCION EN TUBERIAS Y EN ACCESORIOS (primarias y secundarias) es agua a temperatura ambiente. 1.) INTRODUCCION Como primera instancia en este informe se van a presentar los resultados
obtenidos
tras
la
realización de las prácticas 3 y 4 de laboratorio, las cuales hacen referencia a las temáticas de perdida por fricción en tuberías y en accesorios que se presentan en los sistemas de tuberías. También es necesario recalcar que hay varios factores que hacen parte de este estudio ya que estamos trabajando con fluidos; es necesario tener en cuenta que en qué tipo de régimen se encuentra el fluido mediante el número de Reynolds, también, utilizaremos diferentes propiedades intensivas y extensivas tales como presiones, densidades, coeficientes de fricción del fluido, viscosidades cinemática y dinámica , también se emplea el termino de conservación de la energía, todo esto lo veremos aplicado en nuestro fluido que en este caso
En esta práctica se puedo evidenciar la utilidad de esto lo cual se presenta en muchos caso de la vida cotidiana, vamos a aprender cómo manejar la distribución de fluidos a través de sistemas de tuberías como por ejemplo en edificios o compañías industriales que utilizan diferentes fluidos por lo cual es necesario manipular todas las variables que conlleva el transporte de dichos fluidos, de igual manera adquirimos conocimiento sobre los dispositivos involucrados en este caso tales como las bombas utilizadas en la succión y la descarga de fluidos, o los codos que cambian la dirección del fluido. Posteriormente se va a presentar el análisis de los resultados demostrando el manejo del tema y finalizara con las conclusiones de lo aprendido y lo entendido durante los experimentos.
2.)MARCO TEÓRICO Existen múltiples maneras de trasportar fluidos por medio de conductos con el fin de realizar algún tipo de labor, podemos
sustancialmente con los flujos laminar y turbulento; Las perdidas primarias se registran solo en tramos de constantes (rectas).
tuberías
encontrar conductos abiertos tales como canales de riego , ríos, entre conductos
otros y también cerrados como
tuberías las cuales son expuestas a presiones que es necesario controlar para evitar posteriores daños. Perdidas primarias: A medida de que un fluido va por una tubería se presenta resistencia por fricción, esta fricción genera pérdidas de energía las cuales se ven reflejadas en la disminución de la presión de un punto 1 a un punto 2, y perdidas en la cabeza de presión. El rozamiento que hay entre la
Ecuaciones ℜ=
ρV D V D = μ ϑ
∈=rugosidad 2 L Vprom ∆ P L H L =F = ( m) D 2g ρg
superficie de contacto con el fluido (capa limite) y también el
∆ P L=F
de las partículas del fluido en algún régimen determinado es lo
F=
que genera las perdidas primarias por fricción. Es muy importante tener en cuenta el tipo de régimen en el que está en el fluido debido a que esta pérdida de energía varía
64 ℜ
L ρ Vprom2 D 2
ϵ 6.9 D 11.1 +( ¿ ) ℜ 3.7 1 =−1.8 log ¿ √F
HL = Perdida primaria de energía D = diámetro de la tubería L = longitud de la tubería Re = número de Reynolds F = factor de fricción ∆ PL = perdida de
presión g = gravedad ( 9.8m/s)
dirección que se presenta en codos, válvulas entre otros, este tipo de accesorios moldeados para darle forma estructural al sistema. Al igual que en las perdidas primarias involucra el factor de fricción el cual requiere el conocimiento del régimen del fluido por medio del número de Reynolds , en este tipo de pérdidas de energía se le incluye el coeficiente de resistencia del accesorio (K) el cual es posible encontrar en tablas.
Equipos
Modulo básico gunt HM 15. Bomba centrifuga sumergible de 250 W , caudal máximo de
150. Modulo gunt 150.01
Perdidas secundarias: Las pérdidas
Ecuaciones H L =K L
de energía por fricción secundarias o perdidas menores son generados en accesorios que se le añaden a los sistemas de tubería, la perdida de la energía de da por la separación abrupta del fluido por el cambio de
L V2 V2 =F ¿ 2g D 2g
H L=
HL =
∆ PS . C −∆ PC . A ρg perdida de energía
en accesorio
KL
resistencia F = factor de fricción ∆ PL = perdida de
=
coeficiente
de
3.)DESCRIPCION DETALLADA DEL PROBLEMA
presión Equipos Banco de fluidos con las siguientes características:
En la parte superior del banco hay instaladas 5 líneas de tuberías, tres metálicas y dos plásticas. A continuación hay una línea de tubería plástica con tres válvulas y una serie de accesorios. Luego está instalada otra tubería plástica, con
4.)OBJETIVOS Determinar las perdidas primarias con flujo laminar y
mediciones de caudal y otra serie de accesorios, codos a 90°, tés con flujo a través de un tramo, tés con flujo a
través de un ramal. En la parte izquierda del banco está instalado el medidor principal de caudal y la columna manométrica de tipo líquido y hay disponibilidad para la medida de la presión con tubos bourbon.
turbulento. Determinar
el
factor
de
fricción experimental del tubo. Comparar el factor experimental con el teórico. Determinar las perdidas por fricción en accesorios tipo codos, tés, etc. de forma teórica. Determinar experimentalmente el valor promedio de las constantes para cada uno de los
aditamentos utilizados: Comparar los resultados obtenidos secundarias
de
pérdidas con los
reportados experimentalmente. 5.)MATERIALES Y METODOS Los materiales usados en la práctica de perdidas primarias
fueron básicamente la jarra y el
de presión en los accesorios
cronometro para medir el tiempo y así hallar el caudal sin dejar al
escogidos por los estudiantes todo esto con el fin de obtener
lado el diámetro de la tubería el cual es necesario, también
datos para así realizar los cálculos de caída de cabeza de
usamos el panel de instrumentos para hacer las mediciones de
presión en los accesorios, también tenemos que tener en
presión con el manómetro de agua y de aguja para tomar los
cuenta el número de Reynolds para el factor de Darcy.
datos de presión en los puntos 1 y 2 todo esto fue con el objetivo
6.)CALCULOS
de determinar la caída de la cabeza de presión utilizando las
Datos para las mismas pruebas
formulas anteriormente postuladas, también se quiere determinar el factor de fricción de Darcy teórica y experimentalmente , esto es algo que haremos de igual manera usando el conocimiento teórico y también relacionando el número de Reynolds. Por otra parte en la práctica de perdidas secundarias
posteriormente usamos la tubería de cobre y la tubería
de presión en en los manómetros digital y de mercurio , después usamos el sistema de tubería con diferentes accesorios para poder determinar la diferencia
10mm Densidad = 999 kg/ m3 Peso especifico Y= 9800 N/ m3 Viscosidad cinematica = 1.08 x 10-6 m2/ seg
Perdidas primarias
procedimos de la misma manera para hallar el caudal,
galvanizada dejándoles entrar fluido para así ver el diferencial
TH2O = 17 ºC Diametro interno del tubo
Diámetro = 0.003m L = 0.4m ϵ=1.5 x 10−6 m
Caudal 3
QLAMINAR 1=
3
0.0002 m m =5.4 x 10−6 36.9 seg s
3
QLAMINAR 2=
3
0.0001 m m =4.3 x 10−6 23.06 seg s 3
QTURBULENTO1 =
3
QTURBULENTO 2=
3
0.0002 m m =2.04 x 10−5 9.8 seg s 3
0.0002 m m =2.4 x 10−5 8.3 seg s
0.003 m ¿ ¿ ¿2 π ¿ 4 2.4 x 10−5 V TURBULENTO 2=
m3 s
¿
Velocidad en tubería de cobre de 3mm
m ( 0.003 m) s ℜLAMINAR1 = =2111.11 2 −6 m 1.08 x 10 s
0.003 m ¿ ¿ ¿2 π ¿ 4
0.76
5.4 x 10−6 V LAMINAR 1=
m3 s
¿
0.003 m ¿ ¿ ¿2 π ¿ 4
m ( 0.003 m ) s ℜLAMINAR 2= =1666.6 2 −6 m 1.08 x 10 s 0. 6
m ( 0.003 m ) s ℜTURBULENTO 1= =8055.5 2 −6 m 1.08 x 10 s 2.9
4.3 x 10−6 V LAMINAR 1=
Numero de Reynolds
m3 s
¿
0.003 m ¿ ¿ ¿2 π ¿ 4 m3 2.04 x 10 s V TURBULENTO 1= ¿ −5
m (0.003 m) s ℜTURBULENTO 2= =9444.4 2 −6 m 1.08 x 10 s 3.4
Perdida de HL experimental Para flujo laminar
dY 1=
( 280−185 ) m =0.095 m 1000
dY 2=
( 289−190 ) m =0.099 m 1000 0.095 m ( 13554−999 )
H L LAMINAR 1=
999
kg m3
kg m3
0.099 m ( 13554−999 ) H L LAMINAR 2=
m 2 ¿ s ¿ 0.4 m¿ 2 m 2∗9.8 ∗1.2 m∗0.003 m s Fexp laminar 1= ¿ 0.76
kg 999 3 m
kg m3
=1.2 m
=1.2 4 m
Para flujo turbulento ∆ P L1=1.25 psi ∆ P L2=1.75 psi
m 2 ¿ s ¿ 0.4 m ¿ m2 2∗9.8 ∗1.2 4 m∗0.003 m s Fexp laminar 2= ¿ 0. 6
m 2 ¿ s ¿ 0.4 m¿ 2 m 2∗9.8 ∗0.88 m∗0.003 m s Fexp turbulento 1 = ¿ 2.9
m 2 ¿ s ¿ 0.4 m¿ m2 2∗9.8 ∗0.23 m∗0.003 m s Fexp turbulento 2 = ¿ 3.4
LTURBULENTO 1= 1.25(6894.76) =0.88 m ¿ 1000 x 9.8 H¿ LTURBULENTO 2= 1.75(6894.76) =0.23 m ¿ 1000 x 9.8 H¿
Factor de Darcy experimental
Factor de Darcy teórico
Fteo LAMINAR1 =
64 =0.030 2111.11
Fteo LAMINAR 2=
64 =0.040 1666.6
1∗0.4 m ∗3.42 0.003 m H L TEO TURBULENTO 2=0.0 3 =2.44 m 2 ( 9.8 )
1.5 x 10−6 0.003 m 3.7 6.9 +(¿ ¿1.11 )=F teo TURBULENTO 1=0.033 8055.5 ¿ 1 =−1.8 log ¿ √F
1.5 x 10−6 0.003 m 3.7 6.9 +(¿ ¿ 1.11 )=F teoTURBULENTO 2=0.0 31 9444.4 ¿ 1 =−1.8 log ¿ √F
Perdida de cabeza de presión teórica en la tubería 0.030∗0.4 m ∗0.762 0.003 m H L TEO LAMINAR1= =0.118 m 2 ( 9.8 ) 0∗0.4 m ∗0.6 2 0.003 m H L TEO LAMINAR2=0.0 4 =0.097 m 2 ( 9.8 ) 33∗0.4 m 2 ∗2.9 0.003 m H L TEO TURBULENTO 1=0.0 =1.89 m 2 ( 9.8 )
Perdidas primarias cobre
