Laboratorio de pérdidas por fricción y accesorios en tuberías.

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El fluido en un sistema de tubería típico pasa a través de varias uniones, válvulas, flexiones, codos, ramificaciones T, entradas, salidas, ensanchamientos y contracciones, además de los tubos. Dichos componentes (accesorios) interrumpen el flujo continuo del fluido y provocan pérdidas adicionales debidos a los fenómenos de separación y mezcla del flujo.

Hay tipos de pérdidas que son muy pequeñas en comparación, y por consiguiente se hace referencia de ellas como pérdidas menores, las cuales ocurren cuando hay un cambio en la sección cruzada de la trayectoria de flujo o en la dirección de flujo, o cuando la trayectoria de flujo se encuentra obstruida como sucede en una válvula. Las pérdidas por fricción de accesorios también llamadas perdidas menores se expresan en términos del coeficiente de pérdida k o también llamado coeficiente de resistencia.

OBJETIVOS

General

Determinar las pérdidas por fricción de un fluido en fase liquida que pasa a través de tubería lisa y rugosa y en accesorios (Válvula, manómetro, codo).

Específicos

- Determinar las pérdidas por fricción de manera práctica y teórica de las tuberías.

- Determinar experimentalmente como trabaja el fluido en la parte práctica.

- Analizar como la velocidad influye en las perdidas por fricción

- Determinar las pérdidas por fricción de manera práctica y teórica en accesorios

- Determinar en forma experimental los coeficientes de pérdidas para diferentes tipos de accesorios a lo largo de una tubería.

- Analizar como la velocidad influye en las perdidas por fricción en el sistema.

- Comparar valores teóricos con prácticos

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MARCO TEÓRICO

Desviar

Pérdidas Por Fricción En Tubería

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Figura 1. Sistema de tubería en serie

Las pérdidas por fricción de tubería se presentan porque al estar el fluido en movimiento habrá una resistencia que se opone a dicho movimiento (fricción al fluir), convirtiéndose parte de la energía del sistema en energía térmica (calor), que se disipa a través de las paredes de la tubería por la que circula el fluido.

A medida que un fluido fluye por un conducto ocurren pérdidas de energía debido a la fricción que hay entre el líquido y la pared de la tubería; tales energías traen como resultado una disminución de la presión 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.

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Figura 2. Función del fluido en interior de tubería

Hay varias ecuaciones, teóricas y empíricas, que permiten estimar las Pérdidas por Fricción asociadas con el flujo a través de determinada sección de una conducción. En el caso se aplica:

ECUACIÓN DE DARCY-WEISBACH

Es una ecuación teórica utilizada para el cálculo de Pérdidas por Fricción en sistemas operando a Presión. Aun cuando es una ecuación completamente desarrollada en fundamentos de la física clásica, haciéndola aplicable para prácticamente cualquier tipo de fluido y en diversas aplicaciones, su uso no se ha extendido (al menos en la parte práctica) debido a lo complejo que es el cálculo del Factor de Fricción (la expresión de este factor es una ecuación implícita), siendo necesario generalmente la realización de iteraciones o el uso de métodos numéricos para lograr la resolución.

Esta ecuación es la de mayor precisión que otras de su mismo género y se deduce analíticamente. La variable “f” se determina en forma experimental o a través de otras ecuaciones, y depende de la turbulencia del flujo y de la rugosidad de las paredes en contacto.

Esta ecuación es válida para cualquier tipo de tubo y flujo. La formula original es:

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Figura 3. Ecuación de Darcy-Weisbach

En función de caudal se expresa:

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Figura 4. Ecuación de Darcy en función de caudal

Dónde:

HF: Perdida de carga por fricción, en mm.

L: Longitud de conducto, en m.

D: Diámetro, en m.

V: Velocidad media, en m/s2.

G: Aceleración de la gravedad, en m/s2.

F: Factor de fricción de Darcy, sin dimensiones.

FACTORES QUE INFLUYEN EN PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERIAS

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Figura 5. Factores influyentes en las pérdidas por fricción

Factores Que Afectan En Las Pérdidas Por Fricción En Tuberías

- El diámetro y tipo de tubería

- Longitud de la tubería

- Las conexiones

- Propiedades del fluido

- Velocidad de flujo

- Tamaño del conducto

Pérdidas Por Accesorios

Accesorio

Es aquello que es secundario, que depende de lo principal o que se le une por accidente. El término hace referencia a los utensilios auxiliares que se utilizan para realizar un cierto trabajo o que permiten un funcionamiento complementario de una máquina.

Turbulencia

Es