Pérdida De Presión Por Accesorios En Tuberias

Determinación de la perdida de presión
del flujo de agua en tuberías en un medidor
de pérdidas de presión LOPU 1

Juan José Izurieta Valdivieso
Instituto de Ciencias Químicas y Ambientales
Escuela Superior Politécnica del Litoral
Ciudadela Entre Ríos, Samborondón, Ecuador
jjizurie@espol.edu.ec

Resumen

Se realizó una práctica demostrativa de la pérdida de altura por fricción en elflujo de agua en tuberías. Varios factores afectan está perdida en el movimiento del agua, el número de Reynolds, la velocidad del fluido, la aceleración de la gravedad, el diámetro de la tubería, la longitud de la tubería y los accesorios en la misma. Se midió la pérdida de altura por la fricción de manera teórica, para luego expresarla en unidades de presión. En el equipo se anotó la presión endistintos tramos de la tubería analizada y así comparar los resultados experimentales con los teóricos.

Palabras Claves: Pérdida presión, tuberías, diseño, fricción, fluidos.

Abstract

We performed a practice demonstration of friction loss in pipe’s water flow. Several factors affect this loss in water movement, the Reynolds number, the fluid speed, the acceleration of gravity, thediameter of the pipe, the pipe length and fittings. We measured height loss by friction in theory, and then express it in units of pressure. The equipment’s manometers displayed the pressure in different sections of the pipe analyzed and we compare the experimental and theoretical results.

1. Introducción

Para solucionar los problemas prácticos de los flujos en tuberías, se aplica el principio dela energía, la ecuación de continuidad y los principios y ecuaciones de la resistencia de fluidos.
La resistencia al flujo en los tubos, es ofrecida no solo por los tramos largos, sino también por los accesorios de tuberías tales como codos y válvulas, que disipan energía al producir turbulencias a escala relativamente grandes.
La ecuación de la energía o de Bernoulli para el movimiento defluidos incompresibles en tubos es:
P1ɤ+V122g+Z1=P2ɤ+V222g+Z2+hf+hacc
Ecuación 1. Bernoulli
Cada uno de los términos de esta ecuación tiene unidades de energía por peso (LF/F=L) o de longitud (pies, metros) y representa cierto tipo de carga. El término de la elevación, Z, está relacionado con la energía potencial de la partícula y se denomina carga de altura. El término de la presión P/ρ*g, sedenomina carga o cabeza de presión y representa la altura de una columna de fluido necesaria para producir la presión P. El término de la velocidad V/2g, es la carga de velocidad (altura dinámica) y representa la distancia vertical necesaria para que el fluido caiga libremente (sin considerar la fricción) si ha de alcanzar una velocidad V partiendo del reposo. El término hf representa la cabeza depérdidas por fricción.

El número de Reynolds permite caracterizar la naturaleza del escurrimiento, es decir, si se trata de un flujo laminar o de un flujo turbulento; además, indica, la importancia relativa de la tendencia del flujo hacia un régimen turbulento respecto a uno laminar y la posición relativa de este estado de cosas a lo largo de determinada longitud:

Re=VDν
Ecuación 2. ReynoldsEn donde D es el diámetro interno de la tubería, V es la velocidad media del fluido dentro de la tubería y es la viscosidad cinemática del fluido. El número de Reynolds es una cantidad adimensional, por lo cual todas las cantidades deben estar expresadas en el mismo sistema de unidades.

Colebrook ideó una fórmula empírica para la transición entre el flujo en tubos lisos y la zona de completaturbulencia en tubos comerciales:

1f=-2.0 logεD3.7+2.51Ref
Ecuación 3. Colebrook
En donde,

f = factor teórico de pérdidas de carga.
D = diámetro interno de la tubería.
ε = Rugosidad del material de la tubería.
Re = número de Reynolds.

Así mismo se puede estimar con el diagrama de Moody:

La relación ε/D es conocida como la rugosidad relativa del material y se utiliza para...