pérdida de energía por fricción

PÉRDIDA DE ENERGÍA POR FRICCIÓN
Juliana Cristina Barrios1 Jorge Luis Montoya Zapata2 Harold Andrés Daza Gordillo2
1Ingeniería Industrial
2Ingenieria Ambiental
Universidad de San Buenaventura
Medellín
Septiembre 2013

Resumen
Los sistemas de flujo de un fluido presentan ganancias de energía por bombas y pérdidas de energía por fricción conforme el fluido que pasa por los ductos ytubos, por cambios en el tamaño de la trayectoria del flujo y por válvulas y accesorios. La realización de este informe de laboratorio tiene como propósito identificar, analizar y calcular las pérdidas por fricción de un tubo en un sistema con tuberías y accesorios.
Palabras Clave: Energía, Flujo turbulento, Flujo laminar, factor de fricción, Número de Reynolds, Ecuación de Darcy Weisbach,Ecuación de Swamee-Jain.
Abstract
Systems have a fluid flow energy gains by pumps and frictional energy losses as the fluid passes through the ducts and tubes, by changes in the size of the flow path and valves and fittings. The completion of this lab report aims to identify, analyze and calculate friction losses in a pipe system piping and fittings.

Introducción
Actualmente debido a los avancestecnológicos, más exactamente a los arquitectónicos, nos podemos dar cuenta que las casas en su mayoría ahora son apartamentos las cuales son edificaciones muy altas a comparación a como era en otros tiempos, en consecuencia se debe hacer un diseño y construcción de un sistema de tuberías la cual distribuya el agua vital para el diario vivir a cada uno de los pisos de la edificación, lo que conllevaa que se deban emplear tuberías muy largas y a la vez con muchos accesorios como codos, cuellos, válvulas entre otros más los cuales van a ocasionar que haya una pérdida de energía por la fricción que ello causa y por esto el agua no llegue con la fuerza necesaria para poder usarla a gusto en las partes más altas de la edificación aunque lo mismo sucede para tuberías a una misma altura pero muylargas y desviaciones, a razón de esto se presenta este informe de laboratorio donde mostramos que es de mucha importancia tener en cuenta lo anteriormente mencionado aplicando una serie de fórmulas las cuales nos ayudarán a encontrar muchos factores que para el estudio de este fenómeno son vitales como el Numero de Reynolds, el coeficiente de fricción f, la rugosidad absoluta D/Ɛ o el tipo deflujo entre otros más para de esta manera estar muy prevenidos a la hora de hacer este sistema de tuberías y así no tener inconvenientes.

MARCO TEÓRICO
A medida que un líquido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren pérdidas de energía debido a la fricción que hay entre el propio líquido y la pared de la tubería; tales energías traen como resultado una disminución de lapresión entre dos puntos del sistema de flujo.
En estructuras largas, las pérdidas por fricción son muy importantes, por lo que ha sido objeto de investigaciones teórico-experimentales para llegar a soluciones satisfactorias de fácil aplicación.
Para estudiar el problema de la resistencia al flujo resulta necesario volver a la clasificación inicial de los flujos laminar y turbulento.
Osborne Reynolds(1883) en base a sus experimentos fue el primero que propuso el criterio para distinguir ambos tipos de flujo mediante el número que lleva su nombre, el cual permite evaluar la preponderancia de las fuerzas viscosas sobre las de inercia.
En el caso de un conducto cilíndrico a presión, el número de Reynolds se define así:

Donde  es la velocidad media, D es el diámetro, es la densidad y   laviscosidad dinámica del fluido.
Para determinar si el flujo es turbulento o laminar se utiliza el número de Reynolds de la siguiente forma:
< 2000…………………… El flujo es laminar
> 40000…………………. El flujo es turbulento
Es importante observar que, tanto el flujo laminar como el turbulento, resultan propiamente de la viscosidad del fluido por lo que, en la ausencia de la misma no habría...