expansion brusca

LABORAOTORIO DE EXPANSION BRUSCA



Presentado Por:
JUAN CAMILO GARCIA









Para:
INGENIERA SANDRA CHARRY












ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA JULIO GARAVITO
LABORATORIO DE HIDRAULICA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Bogotá D.C., 06 de Octubre 2014
INTRODUCCION

Este laboratorio tiene como finalidad mediante un experimento determinar las pérdidas delocalizadas ya que el sistema presenta una ampliación en el diámetro de una tubería generando turbulencia entre el tubo de corriente y la pared de la tubería, en esta situación se generan unos esfuerzos cortantes entre el fluido real y la frontera solida estas son las pérdidas de energía que genera diferentes a la fricción “Perdidas de energía Localizada”. Para el análisis se calcularan lasperdidas localizadas mediante la fórmula de Borda y la formula experimental.


OBJETIVOS

Reconocer experimentalmente las características principales en el desarrollo de una expansión brusca como lo son el aumento de las presiones y la producción de unas pérdidas diferentes a las de fricción.
Observar y entender como es el comportamiento de la vena líquida en una expansión brusca
Seleccionar elvolumen de control adecuado para el análisis de la expansión brusca
Calcular las pérdidas en el sistema mediante la ecuación de Borda
Calcular las pérdidas en el sistema utilizando la ecuación experimental

MARCO TEÓRICO

Cuando se produce una ampliación brusca es decir un aumento brusco del diámetro, dentro de un conducto de presión, esto da origen a una separación del líquido de las paredesde la tubería, manifestándose por medio de pérdidas de energía diferentes a las de fricción producidas por los esfuerzos cortantes que se generan entre el fluido real y la frontera sólida que lo contiene.
Esta clase de pérdida es conocida como pérdida de energía localizada se ha analizado por medios teóricos y experimentales, manipulando las ecuaciones fundamentales de la hidráulica estas son:Principio de conservación de la masa.
Conservación del momentum lineal.
Conservación de la energía.

Para las aplicaciones de las leyes se define un volumen de control de la siguiente manera aguas arriba en la sección de entrada 1 donde se presenta la ampliación brusca, aguas abajo en la sección de salida 2 en un punto alejado de la expansión donde el tubo de corriente llene la secciónexpandida, y por ultimo lateralmente por las paredes de la tubería de diámetro mayor.
Despreciando la pequeña fuerza cortante ejercida sobre las paredes de la tubería y suponiendo una distribución uniforme de velocidades sobre las secciones transversales de entrada y salida. Realizamos el siguiente análisis de fuerzas:
En la sección 1 actúan dos presiones una presión P1 sobre una sección condiámetro igual al tubo no ampliado y una P1’ actuante en una corona circular de área igual a la diferencia entre el área de diámetro mayor y el área de diámetro menor. Es a partir de esta corona donde se produce un flujo radial en dirección aguas abajo denominado flujo circulatorio o flujo muerto.
En la sección 2 actúa P2 sobre un área total del tubo ya expandido donde el tubo de corriente cubretotalmente el área.
Las pérdidas localizadas debidas a expansión brusca, están dadas por la siguiente ecuación

El coeficiente k, puede variar dependiendo como sea la brusquedad en la expansión o cambio de diámetro. Según muestra borda, éste coeficiente puede ser hallado de la siguiente manera:

O expresada en función del diámetro, tendríamos:

Por lo cual las perdidas por expansión brusca sehallan con la siguiente expresión:

Esta expresión se obtuvo de la siguiente manera:
Se define primero el volumen de control.

Luego se aplica conservación a la cantidad de movimiento, teniendo asi



Se cancelan las áreas:

Dividiendo por la gravedad a ambos lados de la ecuación para no alterar el resultado, tenemos:

Utilizando la conservación de la energía, tenemos:

Donde h =...