“Perdidas por fricción en flujo de fluidos en tuberías”

Universidad Autónoma Metropolitana

Unidad Iztapalapa



Reporte

Equipo: 3

Integrantes:
Álvarez Estrada L. Antonio
Padilla Palma Jorge Gabriel
Valencia González Mario Saúl


Licenciatura:
Ingeniería en Energía

Del grupo:
CF02

Para la UEA:
Laboratorio de mecánica de fluidos

Fecha de entrega:
Viernes 1 de abril del 2011

Profesor:
Dr. Espinosa Paredes Gilberto(laboratorio)
Dr. Salinas Barrios Elizabeth (teoría)



Práctica 5:

“Perdidas por fricción en flujo de fluidos en tuberías”










Objetivos:
Determinar experimental mente las perdidas por fricción en tuberías y accesorios y comparar los resultados obtenidos con los que se obtendrán por medio del análisis teórico.

Marco teórico:

Las perdidas por fricción no se puedendeterminar exactamente más que por experimentación, lo mismo que la resistencia a la fricción de las partículas que se desplazan en el fluido.
Para fluidos no compresibles la fricción se produce en las capas límite debido a que el trabajo realizado por las fuerzas para mantener los gradientes de velocidad, tanto en flujo laminar como en flujo turbulento se convierte en calor por acción viscosa. Unparámetro especialmente útil para el estudio del flujo turbulento es el factor de fricción, el cual se define como la relación entre el esfuerzo cortante y el producto de la carga de la velocidad por densidad. Todo esto es para tener una correlación entre diversas variables que nos indiquen el porque de la pérdida de presión en los sistemas de tuberías, la cual se ve afectada por diversos factorescomo son:
1.- La fricción en la tubería la cual es función del material, diámetro interno y propiedades del fluido.
2.-Cambios en la dirección del flujo (codos, tes, retornos, etc.)
3.-Obstrucción en las trayectorias del flujo (suciedad acumulada o tapones)
4.- Cambios graduales en la sección transversal del flujo.
Balance de energía microscópico.
La energía total que entra al sistema debeser igual a la energía del sistema. La ecuación de Bernulli que es un medio de expresar la aplicación de la ley de conservación de energía al flujo de fluidos incompresibles en tuberías.
Realizando un balance entre los puntos 1 y 2 de la figura 1 se obtiene.
[pic]
Cada uno de los términos de esta ecuación tiene unidades de energía por peso (LF/F=L) o de longitud (pies, metros) y representacierto tipo de carga. El término de la elevación, Z, está relacionado con la energía potencial de la partícula y se denomina carga de altura. El término de la presión P/ρ*g, se denomina carga o cabeza de presión y representa la altura de una columna de fluido necesaria para producir la presión P. El término de la velocidad V/2g, es la carga de velocidad (altura dinámica) y representa la distanciavertical necesaria para que el fluido caiga libremente (sin considerar la fricción) si ha de alcanzar una velocidad V partiendo del reposo. El término hL representa la cabeza de pérdidas por fricción.
[pic]
Figura1
La caída de presión en una tubería puede caracterizarse mediante la ecuación:
[pic]
Donde
[pic] Numero de Euler
Como la caída de presión se debe a la fricción del fluido esteparámetro se escribe, a menudo remplazando a[pic] por [pic] donde [pic]es la pérdida de carga así tenemos

[pic], [pic] Re


e/D = la razón de la rugosidad del tubo al diámetro del mismo y se le conoce como la rugosidad relativa.
Los datos experimentales han demostrado que la pérdida de carga en flujos totalmente desarrollados es directamente proporcional ala relación L/D entonces estarelación puede omitirse en la expresión funcional, dando como resultado:
[pic] [pic]
La función [pic], que varía con la rugosidad relativa y el número de Reynolds, se designa por medio de f, el factor de fricción. Expresando la perdida de carga en términos de f se tiene:
[pic] [pic]

Con el factor 2 del lado derecho la ecuación anterior es la relación que define al f, o sea el factor de...