PERDIDAS DE ENERGIA POR FRICCION EN TUBERIAS



PERDIDAS DE ENERGIA POR FRICCION EN TUBERIAS
Renaldo Corro, Jorge Giraldo, Luis Felipe García, Sergio Fonseca.
Universidad del Atlántico.
Ingeniería Mecánica.
Fecha de entrega:
16 de Marzo del 2015


RESUMEN
En este informe se desarrollaron el análisis de datos y conclusiones respectivas para la experiencia práctica PERDIDAS DE ENERGIA POR FRICCION EN TUBERIAS. Para esto se utilizó el bancode simulación del laboratorio, el cual consta de una bomba, un tanque de retorno, y un arreglo de circuitos para el fluido que se diferenciaban por tener diferentes accesorios. De este modo, manipulando las válvulas de cierre y entrada se hizo pasar el flujo por los distintos circuitos a diferentes presiones estableciendo parámetros como caudal, tiempo, presiones de entrada y salida (manómetros)que luego serían relacionadas para analizar la caída de presión por fricción en el banco de simulación.
ABSTRACT
In this report, data analysis and respective conclusions for practical experience FRICTION POWER LOSSES IN PIPES developed. For this simulation the laboratory bench, consisting of a pump, a return tank, and an arrangement for fluid circuits were differentiated by having differentaccessories are used. Thus, manipulating the valves and inlet flow passed through the different circuits at different pressures by setting parameters such as flow rate, time, inlet and outlet pressure (gauge) which would then be related to analyze the frictional pressure drop simulation on the bench.

1. Introducción.

En la industria es común observar sistemas de transporte de fluidos por tuberías, porejemplo: petróleo en oleoductos, productos líquidos varios en poliductos, gas natural por gasoductos, flujos bifásicos, mineraloductos (agua-minerales), transportes neumáticos (aire-sólidos), sistemas de bombeo y compresión, etc.
Es así, como se hace primordial para el ingeniero analizar el comportamiento de dichos sistemas desde la mecánica de fluidos.
 En dichos sistemas se presentan pérdidasde energía debido a la fricción entre el fluido, la tubería y sus accesorios que pueden cuantificarse por las caídas de presión. Estas pérdidas se transforman en energía térmica que se disipa a través de las paredes de las tuberías, siendo dicha pérdida más significativa que la producida por los accesorios en sistemas industriales grandes (el contacto entre el fluido y la tubería es mayor).

2.Discusión teórica

Las pérdidas de energía en un sistema por la fricción en las tuberías o pérdidas menores por válvulas y otros accesorios se cuantifican en términos de energía por unidad de peso del fluido (carga).
En mecánica de fluidos, la ecuación de Darcy-Weisbach es una ecuación empírica que relaciona la pérdida de carga hidráulica (o pérdida de presión) debido a la fricción a lo largo deuna tubería dada con la velocidad media del flujo del fluido.
La forma general de la ecuación de Darcy-Weisbach es:



Siendo:
= pérdida de carga debida a la fricción. (m)
= factor de fricción de Darcy. (Adimensional)
= longitud de la tubería. (m)
= diámetro de la tubería. (m)
= velocidad media del fluido. (m/s)
= aceleración de la gravedad (m/s².)

La velocidad media está dada por:

Siendo:
=velocidad media del fluido. (m/s)
= Caudal del fluido
= Área de la sección transversal de la tubería.

El factor de fricción, se evalúa en función al carácter del movimiento del fluido (régimen) que se determina por el número de Reynolds. Así, para un fluido que circula por el interior de una tubería circular recta, el número de Reynolds viene dado por:

O equivalentemente por:

Dónde:
: Densidaddel fluido
: Velocidad característica del fluido
: Diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica del sistema
: Viscosidad dinámica del fluido
: Viscosidad cinemática del fluido (m²/s)
Y expresando el factor de fricción para régimen turbulento:

Siendo:
= factor de fricción de Darcy. (Adimensional)
= diámetro de la tubería. (m)
= rugosidad promedio de la...