Deduccion de la formula de darcy

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
SECCIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA
Mecánica de Fluidos Profesora Ing. Estela Assureira

Pérdidas de Carga en Tuberías
alumno: Rodrigo Llosa

25 de julio de 2008

1

Pérdidas de Carga en Tuberías
Resumen
Objetivos: Analizar la magnitud de las pérdidas en tuberías y accesorios por efecto de la viscosidad de un fluido y su fricción con las paredes rugosasdel conducto. Se determinará el coeficiente de pérdidas en una tubería con la ecuación de DarcyWeisbach que es la general para explicar la pérdida de energía durante el movimiento del agua líquida. Con ello se podrá determinar la rugosidad de la tubería mediante el diagrama de Moody. También se analizarán las pérdidas en un codo de 90º, que representará a los accesorios, para compararlas con lasde la tubería. Procedimiento: En el Laboratorio de Energía de la PUCP (Pontificia Universidad Católica del Perú) se tiene un módulo para ensayar las pérdidas de carga en un circuito de tuberías de agua, el cual cuenta con un vertedero triangular de 90º para determinar el caudal circulante y con dos bombas de potencia nominal 2,4 kW (3,2 HP) cada una con una velocidad máxima de 3000rpm, que seconectan en paralelo intentando que estén sincronizadas (cada bomba tiene su propio controlador electrónico de revoluciones). Se toman las caídas de presión en un tramo de una tubería de acero galvanizado de 1 ¼” con manómetros diferenciales de mercurio, para distintas revoluciones de las bombas (diferentes caudales). Se calcula el coeficiente de pérdidas de la tubería y se determina la rugosidadabsoluta de la misma. Luego se toman las caídas de presión en un tramo de tubería que contiene en su ruta a dos codos de acero de 90º, 1 ¼” y unión roscada de radio regular. Al restar los efectos en la caída de presión por las longitudes sumadas de tubería, y al dividir este resultado entre dos, se determina el coeficiente de pérdidas para un solo codo el cual representará en general a los accesorios.Se determina la longitud equivalente de tubería que el codo iguala en cuanto a pérdidas. Para el presente informe se presenta el marco teórico necesario para comprender la pérdida de carga en tuberías y accesorios. Después se analizan los resultados de tres horarios de laboratorio diferentes frente a los resultados del análisis con el uso de tablas.

2

Conclusiones: Las pérdidas por friccióndebido a la rugosidad de las paredes de una tubería en contacto con el fluido definitivamente deben tomarse en cuenta en el diseño de una instalación de tuberías. Estas pérdidas además pueden ser cuantiosas debido a la oxidación interna o al depósito de sustancias dentro de los conductos, por lo que se deben prever en el planeamiento inicial aumentando el diámetro de las tuberías o planteando unaestrategia para limpiarlas por periodos. De esta forma se evitarán caídas de presión no deseadas. Debido al análisis en el codo del circuito, se puede advertir que la pérdida en accesorios es considerable y depende primordialmente de la geometría de los mismos a pesar de que estos no ocupen relativo gran espacio. Al diseñar instalaciones se debe restringir su uso a lo necesario. En este estudio,en promedio un codo pierde por fricción el equivalente a lo que perderían 90 cm de tubería (ver modelo de cálculo). Para encontrar el coeficiente de pérdidas real de una tubería o de un accesorio es muy importante el caudal (ver variación de los gráficos). Con distintos caudales varía el coeficiente de pérdidas. Sin embargo, para velocidades normales (del orden de 2 a 3 m/s) es práctico hablar deun solo coeficiente de pérdidas en tuberías y un solo coeficiente para cada tipo de accesorio. Específicamente en este ensayo, se puede utilizar un coeficiente de pérdidas en la tubería de 0,035 obtenido de la bibliografía. Este valor es mayor que el calculado con el uso de tablas debido a que la tubería tiene algunos años de uso y es probable que el interior haya sufrido corrosión y tenga...