perdida de energia

Caudal

Ingeniería Civil

Universidad de Ibagué

Ibagué Tolima

Elvira Rojas Ospina

Cesar Bocanegra

Sebastian Vargas Yaguara

Abril, 2015.

1

Tabla De Contenido

Caudal....................................................................................................................................1

Introducción..................................................................................................................................................4

Objetivos.......................................................................................................................................................5 Objetivos Generales........................................................................................................................5 Objetivos Específicos......................................................................................................................5

Marco teórico................................................................................................................................................6 Pérdidas por Fricción......................................................................................................................6 Perdidas Locales..............................................................................................................................6 Ecuación de Colebrook...................................................................................................................6 Ecuación de Darcy Weisbach..........................................................................................................6

Procedimiento...............................................................................................................................................7

Resultados.....................................................................................................................................................8Datos Obtenidos:......................................................................................................................................8

Análisis de Datos.........................................................................................................................................18

Conclusiones y Recomendaciones...............................................................................................................18

Tabla de Imágenes......................................................................................................................................18

2

Tabla de imágenes

Figura 1 17

Figura 2 17

Figura 4 18

Figura 5 18

3

Introducción

En el presente informe se estudió las pérdidas de un fluido cuando fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren perdidas de energía debido a la fricción que hay entre el líquido y la pared de la tubería.

Las diferentes pérdidas de un fluido que se encuentran en tuberías, y que se estudiaran en el laboratorio son pérdidas totales, fricción y locales. Este informe tiene como propósito identificar, analizar y calcular las perdidas, también se estudiara el fluido que pasa por los tubos, perdidas por cambio en el tamaño de la trayectoria del flujo y perdidas de energía por las válvulas y accesorios.

4

Objetivos

Objetivos Generales

Reconocer las diferentes pérdidas que se puede encontrar en una tubería.

Objetivos Específicos

Determinar las pérdidas por fricción experimentales y teóricas de las tuberías, válvulas y accesorios.

Determinar las perdidas locales de los accesorios y válvulas presentes en la instalación hidráulica.

Determinar las pérdidas que se obtuvieron en cada uno de los tramos.

5

Marco teórico

Pérdidas por FricciónLas pérdidas por fricción se presentan por que al estar el fluido en movimiento, habrá una resistencia que se opone a dicho movimiento (fricción al fluir), convirtiéndose parte de la energía del sistema de energía térmica (calor), que se disipa a través de las paredes de las tuberías por las que circula el fluido. Las válvulas y accesorios se encargan de controlar la dirección o el flujo volumétrico del fluido generando turbulencia local, esto ocasiona una pérdida de energía que se transforma en calor.

Perdidas Locales Además de las pérdidas de energía por fricción, hay otras pérdidas "menores" asociadas con los problemas en tuberías. Se considera que tales pérdidas ocurren localmente en el disturbio del flujo. Estas ocurren debido a cualquier disturbio del flujo provocado por curvaturas o cambios en la sección. Son llamadas pérdidas menores porque pueden despreciarse con frecuencia, particularmente en tuberías largas donde las pérdidas debidas a la fricción son altas en comparación con las pérdidas locales. Sin embargo en tuberías cortas y con un considerable número de accesorios, el efecto de las pérdidas locales será grande y deberán tenerse en cuenta.

Ecuación de ColebrookEl Factor o coeficiente de fricción puede deducirse matemáticamente en el caso de régimen laminar, pero en el caso de flujo turbulento no se dispone de relaciones matemáticas sencillas para obtener la variación de f con el número de Reynolds.

Para flujo turbulento para todas las tuberías, el Instituto de Hidráulica de Estados Unidos y la mayoría de ingenieros consideran la ecuación de Colebrook como la más aceptable para calcular f. La ecuación es:

Ecuación de Darcy WeisbachEn dinámica de fluidos, la ecuación de Darcy-Weisbach es una ecuación empírica que relaciona la pérdida de carga hidráulica (o pérdida de presión) debido a la fricción a lo largo de una tubería dada con la velocidad media del flujo del fluido. La forma general de la ecuación de Darcy-Weisbach es:

6

Procedimiento

Se realizó el laboratorio de mecánica de fluidos:

Primero se define los tramos que se van a analizar, donde no se tiene en cuenta accesorios.

Se realiza la medición de cada uno de los respectivos tramos. Se da un respectivo caudal y se toman las lecturas de cada tramo.

7

Resultados

Datos Obtenidos:

Caudal 1 15L/min 2,5*10^-4m^3/sMaterial P1 P2

Hierro Galvanizado 7,9 8,2Material PVC 9,3 9,7Material PVC

Tramo a 6,2 5,6Tramo b 8 8,2Tramo C 5,7 5,3

Caudal 2 8gal/min 5,04*10-4m^3/sMaterial P1 P2

Hierro Galvanizado 7,4 8,4Material PVC 9,3 8,9Material PVC

Tramo a 5,9 5,4Tramo b 7,3 8,3Tramo C 5,5 5,3

Caudal 3 5L/min 8,33*10^-4m^3/sMaterial P1 P2

Hierro Galvanizado 7,9 7,9Material PVC 9,3 9,4Material PVC

Tramo a 5,9 5,4Tramo b 7,9 8,1Tramo C 5,7 5,2

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Análisis de Datos las pérdidas de fricción del tubo PVC son menores alas perdidas en el tubo de hierro

galvanizado ya que el tubo de PVC tiene un coeficiente del rugosidad menor a la del tubo de hierro galvanizado.

Al realizar los cálculos podemos darnos cuenta que a mayor caudal la velocidad que lleva el fluido es mayor , que así mismo las perdidas por fricción serán mayores.

Conclusiones y Recomendaciones

Puede que las diferencias entre el valor teórico y los valores experimentales por perdidas de fricción obtenida sean grande debido a no conocer en que unidades se presenta la presión en los diferente tramos de sistema de tubería.

Tabla de Imágenes

Figura1. Figura2.

17

Figura3. Figura 4

18

19