expansion brusca

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA JULIO GARAVITO
Expansión brusca






Presentado por:



Presentado a:
Ing. Diana Beltrán







Bogotá, 20 de Marzo de 2013

TABLA DE CONTENIDO

Portada …………………………………………………………………………….. 1
Tabla de contenido………………………………………………………………… 2
Introducción…………………………………………………………………………. 3
Objetivos……………………………………………………………………………. 4
Marcoteórico……………………………………………………………………….. 5
Esquema de instalación……………………………………………………………. 6
Procedimiento……………………………………………………………………….. 7
Tablas de datos……………………………………………………………………... 8
Análisis de datos……………………………………………………………………... 10
Conclusiones………………………………………………………………………….. 15
Bibliografía………………………………………………………………………….... 15
















INTRODUCCIÓN
En este estudio se analizarán lasperdidas locales generadas por una expansión brusca, que es aquella que experimenta un fluido por pasar de una sección pequeña a una considerablemente más grande que la anterior, este proceso genera ciertas perdidas ya que existe un flujo circulatorio entre el tubo de corriente y las paredes de la tubería.
Para analizar y cuantificar de una manera teórica estas pérdidas se usan tres ecuacionesfundamentales de la hidráulica: Conservación de la energía, conservación de la masa y la cantidad de movimiento.





















OBJETIVOS
Calcular las perdidas localizadas por medio de la ecuación de borda.
Identificar volúmenes de control para estos sistemas de expansión brusca
Analizar las variaciones de presiones que se presentan dentro del sistemas y encontrarles elpor qué.
Analizar un gráfico de la constante k de pérdidas por expansión brusca contra el número de Reynolds.





















MARCO TEÓRICO
EXPANSION BRUSCA
Cuando se tiene una ampliación súbita en el diámetro de un conducto de presión se presenta una separación de líquido de las paredes de la tubería y se forman grandes turbulencias entre el tubo de corriente y lasparedes de la tubería, situación que se manifiesta por el desarrollo de unas perdidas diferentes de las de fricción y que son ocasionados por los esfuerzos cortantes que se generan entre un fluido real y la frontera sólida que lo contiene.
En imagen siguiente se muestra el volumen de control, que va desde el cambio brusco de diámetro de tubería hasta cuando el flujo solo experimenta solopérdidas por fricción.

Análisis de fuerzas
De la aplicación de la ecuación de cantidad de movimiento lineal al volumen de control, resulta:

O mejor escrita:

Por otra parte de la ecuación de la energía:

Si se encuentra en una posición horizontal, se puede escribir que la perdida de energía es:



Sustituyendo el valor de por el obtenido en la ecuación de cantidad de movimiento,finalmente se obtiene:

Si se supone de acuerdo con los estudios experimentales, que en la sección 1 la presión y es la misma, el segundo término de la expresión anterior se hace cero, y la pérdida se podría expresar como:

La cual se conoce como la fórmula de Borda, al utilizar la ecuación de continuidad esta ecuación se convierte en:

Esta ecuación permite calcular las pérdidas de energíadebidas a una expansión brusca en función de la geometría y la velocidad en la sección expandida.


ESQUEMA DE INSTALACIÓN


Figura 1. Dimensiones y de los tubos, y distancia entre piezómetros






Figura 2. Esquema general del sistema de expansión brusca.

PROCEDIMIENTO
1) Numerar los piezómetros.
2) Abril la válvula para empezar dejar circular el fluido, de menor caudal amayor caudal.
3) Tomar las alturas piezométrica, para 5 diferentes caudales
4) Medir el tiempo para un cierto caudal, llena un determinado volumen del tanque.
5) Identificar la sección de control.
6) Calculo de línea piezométrica.
7) Cálculo de las perdidas por la expansión brusca












TABLA DE DATOS

Datos tomados en el laboratorio.





Área del Tanque =...