Mecanica de fluidos

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PÉRDIDA DE CARGA EN TUBERIAS

INTRODUCCIÓN

En este ensayo de laboratorio el problema a resolver específicamente es evaluar la perdida de energía que ocasiona un fluido ya sea laminar o turbulento (por la viscosidad) al pasar a través de un tubo que sufre una disminución del área transversal en todo su recorrido.

El análisis del comportamientoque presentará el fluido puede ser calculado; con errores muy insignificantes.

Las pérdidas de carga a lo largo de un conducto de cualquier sección pueden ser locales o de fricción, su evaluación es importante para el manejo de la línea de energía cuya gradiente permite reconocer el flujo en sus regímenes: laminar, transicional o turbulento, dependiendo de su viscosidad.

Cuando el fluido esmás viscoso habrá mayor resistencia al desplazamiento y por ende mayor fricción con las paredes del conducto, originándose mayores pérdidas de carga; mientras que, si la rugosidad de las paredes es mayor o menor habrá mayores o menores pérdidas de carga.

Esta correspondencia de rugosidad-viscosidad ha sido observada por muchos investigadores, dando a la correspondencia entre los números deReynolds (Re), los parámetros de los valores de altura de rugosidad “k” y los coeficientes de fricción “f” que determinan la calidad de la tubería.

El gráfico de Moody sintetiza las diversas investigaciones realizadas acerca de la evaluación de los valores “f” en los distintos regímenes de flujo.
El flujo de un fluido real es más complejo que el de un fluido ideal. Debido a la viscosidad de losfluidos reales, en su movimiento aparecen fuerzas cortantes entre las partículas fluidas y las paredes del contorno y entre las diferentes capas de fluido.

Por ello que el análisis y problemas de flujos reales se resuelven aprovechando datos experimentales y utilizando métodos semiempíricos.

1. OBJETIVOS

- Estudiar las perdidas de cargas debido a los accesorios que se instalan en un tramode la tubería, como codos, ensanchamiento, contracción venturímetro, válvula, etc.
- Poder observar algunos efectos ya conocidos que producen las pérdidas de cargas como las singularidades y los efectos de la rugosidad que se encuentran en el tramo de la tubería.
- Estudiar en forma detallada las pérdidas de carga lineal en conductos circulares, obteniendo una gran variedad de curvas querelacionan los coeficientes de pérdidas “f” en función del número de Reynolds, apoyándonos en el grafico de Moody.
- Estudiar y analizar los datos obtenidos en el ensayo de laboratorio con los datos que obtenemos apoyándonos en libros que usualmente trabajamos en teoría y debido a que se obtiene una cierta diferencia.
- Aprender a utilizar el diagrama de Moody, para calcular la rugosidadrelativa de la tubería y saber si el flujo es turbulento o laminar.

2. FUNDAMENTO TEORICO

2.1 PERDIDAS DE CARGAS

Las perdidas de carga en las tuberías son de dos clases : primarias y secundarias .
Las perdidas primarias son las perdidas de superficie en el contacto del fluido con la tubería (Capa Limite), rozamiento de unas capas de fluidos con otras (Régimen Laminar) o de las partículas defluido entre si (Régimen Turbulento). Tienen lugar en flujo uniforme, por tanto principalmente en los tramos de tubería de sección constante.
Las perdidas secundarias son las perdidas de forma, que tienen lugar en las transiciones (estrechamiento o expansiones de la corriente), codos, válvulas, y en toda clase de accesorios de tubería. Si la conducción es larga como en oleoductos o gaseoductos, lasperdidas secundarias tienen poca importancia, pudiendo a veces despreciarse; o bien se tienen en cuenta al final , sumando un 5 al 10 por ciento de las perdidas principales halladas .

Consideremos el esquema de conducción representado en la Figura. Los tramos a-b, d-e, f-g, h-i, j-k y l-m , son tramos rectos de tuberías de sección constante . En todos ellos se originan perdidas primarias....
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