Perdidas de carga - friccion y accesorios.

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CALCULO DE PERDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS EN UNA RED. |
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En el presente trabajo se pretende mostrar cuales son los lineamientos que se deben seguir para la realización del cálculo de las pérdidas totales que se presentan en una red de flujo, desde un punto de vista netamente académico y a su vez desarrollar la capacidad de comprender que significancia tienen dichas pérdidas en undiseño real. |
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08/09/2009 |
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PROPOSITO

* Para el sistema que se muestra en la figura calcular las perdidas por fricción y por accesorios.

DESARROLLO

Para la anterior red (Laboratorio de operaciones unitarias; Universidad Nacional de Colombia – Sede Medellín; Bloque M7 - 3er Piso), se registraron los siguientes datos:
Tabla 1: Datos tomados en el laboratorio

Donde:
* Dint:Diámetro interno de la tubería, expresado en milímetros y metros.
* L: longitud de la tubería, expresada en metros.

Las tuberías 3.1, 3.2, 3.3, y 3.4, corresponden a las diferentes configuraciones que se encuentran en la línea 3, como se muestra en la siguiente figura:

Figura 1: Sección de tubería 3, dividida en 4 ramificaciones (3.1, 3.2, 3.3, y 3.4)

1. PERDIDAS POR FRICCION

Teniendo encuenta los anteriores datos y la ecuación de Darcy – Weisback, para el cálculo de las pérdidas por fricción; ecuación que se presenta a continuación:

hf= fLv22Dg (1)
Donde:
* hf: Perdidas por fricción (m).
* f: Factor de fricción.
* v: Velocidad del flujo en la tubería (m2 s).
* D: Diámetro de la tubería (m).
* g: Gravedad (9.8 ms2).

En la ecuación 1, se puede ver que las pérdidaspor fricción dependen de la velocidad de flujo en la tubería; en otras palabras dependen del caudal, ya que la velocidad es función del caudal; así:

v= QA (2)
Donde:
* Q: Caudal (m3 s).
* A: Área de la sección recta (m2).

Para hallar el caudal presente en cada sección de la red, se hizo uso de la ecuación de continuidad (Ecuación de Bernoulli), la cual nos representa el balance de masaglobal entre la entrada y la salida de la red, la ecuación de continuidad está planteada de la siguiente manera:

ρ1Q1= ρ2Q2 (3)

Como se trata de un fluido incompresible (agua), la densidad del fluido no va a estar afectada por el recorrido en la red por lo que la ecuación (3) queda de la siguiente manera:

Q1= Q2 (4)

Donde:
* Q1: Caudal de entrada (m3 s).
* Q2: Caudal de salida (m3 s).

Elcaudal de entrada, dato registrado en el laboratorio, fue de:

Tabla 2: Caudal de entrada registrado en el rotámetro del laboratorio.

Teniendo lo anterior, se realizaron los cálculos de los caudales respectivos de cada tubería, por medio de la ecuación de continuidad, así:

2.1 Caudal para las líneas 1 -9: Para realizar este cálculo, se tuvo presente que la tubería de entrada no presentabafugas, las bombas estaban al máximo de su capacidad y el nivel del tanque de suministro siempre se mantuvo constante y este a su capacidad máxima, con la anterior hipótesis se planteó:

Qlinea 1=Qentrada2 (5)

Este valor corresponde a que en cada tubería hay una bifurcación entre la sección que transporta el agua a las demás tuberías y la tubería que recibe el agua, como se ilustra en lasiguiente figura:

Figura 2: Bifurcaciones a la entrada de cada línea.

Por lo anterior, se calculan los caudales presentes en cada línea como la mitad, del caudal que se recibe de la sección anterior, así:

Qlinea 2=Qlinea 12 (6)
Qlinea 3.1=Qlinea 22 (7)
Qlinea 3.3=Qlinea 3.12 (8)
Qlinea 3.2=Qlinea 3.4=Qlinea 3.1+Qlinea 3.3 (9)
Qlinea 4=Qlinea 3.32 (10)
Qlinea 5=Qlinea 42 (11)
Qlinea 6=Qlinea 52 (12)Qlinea 7=Qlinea 62 (13)
Qlinea 8=Qlinea 72 (14)
Qlinea 9=Qlinea 82 (15)

Con las anteriores ecuaciones se obtuvo, los siguientes resultados:

Tabla 3: Caudales de cada línea.

2.2 Caudales secciones 1, 2, 3 y 4: Se denominaron sección 1, a la tubería que corresponde a la entrada o a la tubería que conduce desde el tanque de alimentación y las bombas, a la sección 2 o entrada a las líneas 1 –...
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