Perdidas en tuberias

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PÉRDIDAS PRIMARIAS, MENORES Y MEDIDORES DE CAUDAL

OBJETIVOS

* Determinar las perdidas primarias que se presentan en un sistema hidráulico.

* Determinar las perdidas menores que se presentan en un sistema hidráulico.

* Relacionar los valores experimentales obtenidos en la práctica con los valores teóricos obtenidos a partir de las ecuaciones diseñadas para cada caso

*Identificar el factor de fricción para cada uno de los casos expuestos de perdidas y compararlo con su valor teórico.

* Identificar el factor de resistencia para cada accesorio a estudiar y compararlo con su valor teórico.

* Detectar como varían las perdidas en un sistema.

* Reconocer algunos tipos de medidores de caudal y aprender cómo usarlos en la práctica.

* Comparar losdiferentes caudales obtenidos tanto experimental y teóricamente al igual que los coeficientes de descarga de los diferentes medidores de caudal.

MARCO TEORICO
A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren pérdidas de energía expresados como perdidas de altura debido a la fricción o accesorios; dichas energías traen como resultado una disminución de lapresión entre dos puntos del sistema de flujo o caída de altura por contracción o ganancia de altura por expansión. Las pérdidas de carga en las tuberías son de dos clases: primarias y secundarias.

PERDIDAS PRIMARIAS: Se producen cuando el fluido se pone en contacto con la superficie de la tubería. Esto provoca que se rocen unas capas con otras (flujo laminado) o de partículas de fluidos entresí (flujo turbulento). Estas pérdidas se realizan solo en tramos de tuberías horizontal y de diámetro constante. Tienen lugar en flujo uniforme, por lo que principalmente suceden en los tramos de tubería de sección constante.

Supongamos una tubería horizontal de diámetro constante por la que circula un fluido cualquiera. Aplicando la ecuación general de la energía entre dos puntos 1 y 2:P1ϒ+ z1+v122g+ha-hr-hL = P2ϒ+ z2+v222g

Donde hL representa las pérdidas primarias entre 1 y 2. Existen muchas ecuaciones para calcular estas pérdidas. Una de ellas es la ecuación de Darcy-Weisbach, que se desarrolló para tuberías rellenas de agua con un diámetro constante:

hL =f*LD*v22*g

Donde f es el coeficiente de fricción, L la longitud de la tubería, D el diámetro de la tubería y v lavelocidad media del fluido. El coeficiente f es adimensional, y depende de la velocidad (v), del diámetro (D), de la densidad (ρ), de la viscosidad absoluta (µ) y de la rugosidad (ε). Es decir: f=h (v, D, ρ, µ, ε) Mediante análisis dimensional obtenemos:

f=h ( v*D*ρμ , Dε )

Al primer término de la relación anterior se le conoce como número de Reynolds:

Nr=D*v*ρμ

El segundo término sedenomina rugosidad relativa. Ambos juegan un papel fundamental en el cálculo de las pérdidas de carga primarias, puesto que la f se calcula mediante estos coeficientes en el “diagrama de Moody”. Este diagrama es un ábaco que permite calcular el coeficiente de fricción conociendo la rugosidad relativa y el número de Reynolds. El coeficiente de fricción (f) puede calcularse mediante un amplio grupode ecuaciones, aparte de la aplicación del “diagrama de Moody”. Muchas de estas funciones sirvieron incluso para dibujar el diagrama.

Ecuación de Poiseuille: Aplicable en fluidos bajo régimen laminar en tuberías rugosas o lisas, puesto que en dicho régimen el coeficiente de fricción no es función de la rugosidad relativa.

f=64Nr

Ecuación de Blasius: Aplicable en fluidos bajo régimenturbulento y con Reynolds 100000. La tubería ha de ser lisa. (Rugosidad =0).

f=0,316Nr0,25

Ecuación de P.K swamee:
f= 0.25(log(13.7*Dε-5.74Re0.9))2

Donde f es el factor de fricción de la tubería, Dε el factor de rugosidad, y Re el Reynolds. Esta ecuación permite el cálculo directo del valor del factor de fricción para flujo turbulento. Esta ecuación produce valores de f que están ±...
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