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I. INTRODUCCIÓN


En la actualidad son muchas las industrias que tienen algún fluido en movimiento, como por ejemplo el agua, algún aceite, o hasta leche y jugo. Todos estos comparten una característica en común: son fluidos incompresibles, esto es, su densidad no varía notablemente con la temperatura. Cuando estos fluidos pasan a través de las distintas tuberías por las que transita, pierdenenergía debido a distintos fenómenos que suceden dentro.
Ahora, en el presente informe de laboratorio, aplicando nuestros conocimientos obtenidos en el curso de Mecánica de Fluidos II y nuestra experiencia del Laboratorio de Ingeniería Mecánica I, analizaremos cómo los distintos parámetros de las tuberías (material, diámetro, entre otros) y del flujo (densidad, caudal, etcétera) influyen en laspérdidas que se presentan siempre que un fluido pasa en una tubería.











I.- FUNDAMENTO TEÓRICO

1. DEFINICIONES:

1.1. PRESIÓN

En flujo de fluidos, es de vital importancia conocer la presión ya que con su conocimiento puede controlarse y medirse el flujo. Dado que la presión, según su definición, es la fuerza normal ejercida sobre una superficie, para medir la presiónserá necesario insertar una sonda en el punto donde la presión desee conocerse, sonda que consiste en exponer una sección. Se pueden considerar tres definiciones de presión según el modo de medir la misma, es decir, como se coloque la sonda medidora de la presión:

a) Presión estática (P): Es la presión ejercida por el fluido sobre un plano paralelo a la dirección de la corriente, debido a loschoques de las moléculas como consecuencia de un movimiento aleatorio de las moléculas de un fluido, pero no por el movimiento del fluido como un todo.
La presión estática se mide insertando un tubo manométrico en la pared del recipiente, de manera que forme un ángulo recto con la dirección del movimiento del fluido.

b) Presión de impacto o de choque o de estancamiento (PT): Es la presiónejercida por el fluido sobre un plano perpendicular a la dirección de la corriente, debido a los choques de las moléculas por el movimiento aleatorio y el movimiento del fluido (presión estática + presión de velocidad)

Siendo la densidad del fluido y V el módulo de la velocidad puntual del fluido. Por tanto, la sonda deberá tener la sección perpendicular y encarada a la dirección de la corriente.c) Presión cinética, dinámica o de velocidad: Es la diferencia entre las presiones de impacto y estática


Que será nula en el caso de fluidos en reposo.
Las presiones de velocidad se miden con el objetivo de determinar velocidades o caudales

1.2. PERDIDAS PRIMARIAS Y SECUNDARIAS EN TUBERIAS

Las pérdidas en tuberías son de 2 clases: primarias y secundarias:

1.2.1. Perdidasprimarias:
Son las pérdidas de superficie en el contacto del fluido con la tubería (capa limite) o rozamiento de unas capas de fluido con otras (régimen turbulento).
Tienen lugar en flujo uniforme, por lo tanto en los tramos de las tuberías de sección constante.

Analicemos una tubería horizontal de diámetro constante D (Fig. 1) por donde circula un fluido cualquiera, cuya velocidad media en latubería es v, se observan 2 puntos y se sabe que la energía en el punto 2 será menor que la energía en el punto 1 por las pérdidas de energía en la tubería. Decimos que se cumple la ecuación de Bernoulli con pérdidas:


Fig. 1 Tubería de diámetro D, la presión en 2 es menor que en 1



En una tubería horizontal se cumple que Z1=Z2 y V1=V2 (sección transversal constante), entonces la ecuaciónquedara de la siguiente forma:


Donde:
: perdidas primarias entre 1 y 2

1.2.2. Perdidas secundarias:

Son las pérdidas de forma, tienen lugar en las transiciones (estrechamientos o expansiones de la corriente) en codos, válvulas y en toda clase de accesorios de tuberías. Son causadas por distintos fenómenos que ocurren en ellas, como vórtices o quiebre brusco de líneas de flujo....