Perdidas de carga

Departamento de Ingeniería Mecánica
Mecánica de Fluidos

Laboratorio
de
mecánica de fluidos

Pérdidas de carga por rozamiento en tuberías



Introducción

En esta experiencia, probaremos que en una tubería existe una fuerza de fricción debido al roce del fluido con el material de dicha tubería, además veremos como lasdiferentes características físicas del material y el régimen de flujo, afectan el real desempeño de una tubería de una determinada longitud.

Objetivos

Los objetivos específicos son:

1. Calcular la pérdida de carga en la tubería debido a la fricción. (Hƒ)
2. Calcular Reynolds, viscosidad cinemática, caudal y flujo másico
3. Utilizar la formula entregada para calcular el coeficiente defricción teórico
4. Compara el resultado teórico con el coeficiente de fricción real
5. Crear gráficos y analizar los resultados

Para ello se debe:

✓ Medir pérdidas de carga dos tuberías de distinto diámetro
✓ Verificar a que régimen de flujo corresponde el caudal en cada tubería
✓ Calcular numero de Reynolds
✓ Calcular caudal y velocidad del fluido
✓ Buscaren tabla el valor de la rugosidad del cobre
✓ Calcular la fricción teórica
✓ Comparar esta última con la fricción real

Marco teórico

Pérdidas de Carga por Rozamiento:

Es producida debido a la viscosidad del fluido, además de las variaciones de dirección y choques de las partículas de aire dentro del régimen de turbulencia, en las condiciones de de estado normales.
Las pérdidasse producen a todo lo largo del conducto ya sea en codos como en longitudes rectas y se expresan en valores de pérdidas de la presión total por unidad de longitud del conducto en estudio: [Pa/m] ó [mm. c.a./m].
El cálculo de pérdidas de carga por formulación es complicado, ya que depende de un número de factores considerable en forma de ecuaciones exponenciales, establecidas por Darcy-Weisbach yColebrook. Únicamente es posible la utilización de estas fórmulas.
Otro método más práctico, es la utilización de Gráficos de Rozamientos (Moody), que se establecen para una geometría del conducto, tipo de material (única rugosidad absoluta) y unas condiciones del aire en temperatura y densidad, así como de presión atmosférica (altura).
Variaciones de las condiciones señaladas en los gráficos,necesitan factores de corrección que, aplicados a los obtenidos directamente en las Gráficas de Rozamiento, darán el valor de pérdida de carga real buscado.

Para el Desarrollo de esta experiencia son indispensables los conceptos y conocimientos de:
REGÍMENES DE FLUJO
Pueden existir tres regímenes de flujo posibles:
 Laminar: se caracteriza por la casi nula interacción de las capas del fluidoentre ellas, de allí su nombre, pues el líquido se comporta como si estuviera conformado por láminas o capas.
Turbulento: en este caso el fluido posee movimiento tridimensional de sus partículas, por lo que estas se mezclan debido a que las velocidades de las partículas son distintas.
De Transición: en este caso el fluido es inestable, oscilando entre laminar o turbulento. La más pequeñaperturbación ocasionará el cambio de un flujo a otro.
 
El valor del número de Reynolds permite saber en cual de estos tres regímenes de flujo se encuentra el fluido. Los intervalos dependerán del tipo de flujo, pero para tuberías circulares los siguientes valores se consideran correctos:
 
Re < 2000, flujo laminar
2000 < Re <4000, flujo de transición
Re > 4000, flujo turbulento.

Ecuación general de Darcy – Weisbach

[pic]

✓ Rugosidad absoluta y rugosidad relativa
✓ Diferentes expresiones de las pérdidas de carga continuas
✓ Velocidad de fricción y número de Reynolds de la rugosidad

El número de Reynolds puede ser calculado para cada conducción recorrida...