Perdida De Carga

Laboratorio de Operaciones y Procesos

Trabajo Práctico: Pérdida de Carga


Contenido

Nomenclatura 3
Objetivos 3
Introducción 3
Pérdida de carga 3
Medidor de Venturi 4
Válvula esclusa 5
Placa orificio 6
Descripción del Trabajo Práctico 6
Mediciones experimentales 8
Venturi 8
Válvula esclusa 10
Tramo recto 12
Conclusiones 13
Bibliografía 13
Anexo 13Nomenclatura

Símbolos | Definición y unidades |
hf | Altura de fricción o pérdida de carga (m) |
Q | Caudal de fluido (m3/s) |
ΔP | Diferencia de presiones en un tramo (kg/m2) |
g | Gravedad (9,8 m/s2) |
ρ | Densidad del fluido (kg/m3) |
S | Sección (m2) |
v | Velocidad del fluido (m/s) |
L | Longitud del tramo (m) |
f | Factor de fricción de Fanning |
ε | Espesor de la cañería (m)|
Di | Diámetro interno de cañería (m) |
Re | Número de Reynolds |
P | Perímetro (m) |
μ | Viscosidad (Pa.s) |
kx | Coeficiente de pérdida del accesorio |

Objetivos

* Observar las distintas pérdidas de carga para diferentes accesorios y para un tramo recto a varios caudales de operación.
* Verificar las correlaciones existentes en la bibliografía para k de los accesorios.* Verificar las expresiones para la pérdida de carga de los accesorios y el tramo recto a partir de datos experimentales.

Introducción
Pérdida de carga
Cuando un fluido circula por una tubería, éste sufre una pérdida de energía debido a su interacción con las paredes del conducto. Este fenómeno se denomina generalmente pérdida de carga y se refleja en una disminución de la presión en elsentido del flujo. Es común expresar su valor en unidades de longitud (m).
Cualquier obstáculo en la tubería, como las válvulas, cambia la dirección de la corriente y genera turbulencia, causando una caída de presión mayor que la que normalmente se produce en el flujo por una tubería recta. Esta pérdida adicional producida por el accesorio consiste en:
1. La pérdida de presión dentro de laválvula.
2. La pérdida de presión en la cañería de entrada (efecto pequeño).
3. La pérdida de presión en la cañería de salida. Su efecto es significativo debido a la expansión repentina.
Experimentalmente, se mide el efecto combinado instalando dos tomas de presión y conectándolas a un manómetro, que registre la pérdida de carga.

Para el tramo recto sin accesorios es posible demostrar quela pérdida de carga puede calcularse de la siguiente manera, sin importar el régimen de flujo:

hfTR=v22g∙4LDi∙fRe,εDi=4QπDi222LgDi∙fRe,εDi

El factor de fricción de Fanning (f), en cambio, sí depende del número de Reynolds y su cálculo varía en cada caso y puede hacerse mediante el uso de correlaciones:
* Para Régimen Laminar (Re<2300): f=16Re
* Para Régimen de Transición (2300<Re< 4000): f=14,2x10-10Re2
* Para Régimen Turbulento (Re>4000): f=3,6∙log⁡6.9Re+εD3,71,11-2

El número de Reynolds para el flujo en una cañería se calcula según:

Re=ρvDiμ=ρ4QπDi2Diμ=4ρQμπDi

Para los accesorios, la pérdida de carga

hfAcc=kx∙v22g=kx∙4QπD22∙12g

Donde kx puede obtenerse a partir de gráficos o de nomogramas.

Medidor de Venturi

El tubo de Venturi esun accesorio que se inserta directamente en la tubería y sirve para medir el caudal que circula por ella. El accesorio consiste en una sección cónica convergente unida a una sección cilíndrica de diámetro menor, denominada garganta. A continuación, se encuentra el cono difusor de salida (sección cónica divergente), conectado directamente a la línea. El equipo posee tomas de presión diferencial,localizadas como en la siguiente figura:

La presión puede medirse por un tubo vertical en forma de U conectado a las tomas de presión, donde la diferencia de altura del líquido en el tubo permite calcular la presión en ambos puntos y, consecuentemente, el caudal.
Este accesorio presenta diversas ventajas frente a la placa orificio, por ejemplo la menor pérdida de presión y no se obstruye...