LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS IVII SEMESTRE

PERDIDAS DE CARGAS EN TUBERIAS

IntroduccinAl fluir un lquido a travs de una tubera siempre se da a cabo una perdida de energa. Esto se lleva a cabo por el rozamiento que tiene dicho fluido con las paredes de la tubera en la cual fluye.

En caso de tuberas horizontales es decir con las que se trabajaron, la perdida de carga se manifiesta como una disminucin de presin en el sentido del flujoLa resistencia al flujo en tubos, no siempre se da por la longitud de la tubera sino tambin por los accesorios de estas mismas como por ejemplo pueden ser los codos y vlvulas, estos disipan energa al producir turbulencias. As mismo existen dos tipos de prdidas:Perdidas lineales: las prdidas lineales son debidas a las tensiones cortantes de origen viscoso que aparecen entre el fluido y las paredes de la tubera.Perdidas singulares: son las producidas por cualquier obstculo colocado en la tubera que suponga una mayor o menos obstruccin al paso del flujo (entradas y salidas de las tuberas, codos, vlvulas, cambios de seccin etc.). Normalmente son pequeas comparadas con las perdidas lineales, salvo q se trate de vlvulas casi completamente cerradas

Objetivos Determinar la perdida de carga en varios puntos de la tubera variando el caudal. Comparar grficamente los resultados experimentales de velocidad de flujo Vs cadas de presin terica y experimental, graficar la tendencia Reynolds Vs factor de friccin.Procedimiento experimentalEn el transcurso de la practica se vario el caudal 4 veces y midiendo as mismo la cada de presin en diferentes puntos de la tubera horizontal.Inicialmente se inicio cerrando todas las vlvulas para evitar que el flujo tomara un rumbo diferente; posteriormente se indico el primer caudal y as mismo con el manmetro se conecto entre dos puntos para observar la cada de presin entre esos mismos puntos, se estuvieron cambiando los puntos para poder observar la cada de presin en todo el trayecto del flujo, como fue dicho anteriormente se fue variando el caudal y con ello los puntos donde se quera medir la cada de presin.

ResultadosInformacin de la tubera y el fluido de trabajo: La tubera de PVC que se utilizo en las pruebas tiene un dimetro nominal de de pulgada, segn las especificaciones de este tipo de tuberas el dimetro interno es de 20.6 mm. La longitud medida desde el punto 1 al punto 4 es de 2m metros as que la separacin entre ellos es de 0.666m. La viscosidad dinmica del agua a 25 C es de 0.00091Pa*s o 0.0091poise. La rugosidad absoluta para una tubera de PVC es de = 0.0015mmrea transversal de la tubera:

Conversin del caudal en litros/min a unidades del sistema internacional (S.I):

Velocidad media de flujo en la tubera:

Datos obtenidos experimentalmente:Caudal [litros/min]V media [m/s]P puntos 1-2P puntos 1-3P puntos 1-4

40.20020.35 KPa0.66 KPa1.08KPa

100.50050.95 KPa1.76 KPa2.98 KPa

140.70071.43 KPa2.75 KPa4.30 KPa

281.40143.85 KPa7.25 KPa11.95 KPa

Tabla no.1 Cadas de presin experimentales.Para calcular la cada de presin en la tubera recta de manera terica hallamos el nmero de Reynolds (Re) para cada velocidad de flujo y su respectivo factor de friccin;Para hallar el factor de friccin se debe determinar la rugosidad relativa de la tubera usada:

Calculamos el nmero de Reynolds para la primera velocidad de flujo:

Usando el diagrama de moody hallamos el factor de friccin que es funcin de Re y la rugosidad relativa:

Grafica no.1 Diagrama de Moody.El valor obtenido para el coeficiente de friccin a travs del diagrama es de 0.039;Hacemos un procedimiento anlogo para encontrar los otros valores del nmero de Reynolds relacionados con cada una de las velocidades de flujo estudiadas y el factor de friccin correspondiente:Caudal [ litros/min]Nmero de Reynolds (Re)Factor de friccin (f)

44512.50.039

1011281.30.033

1415793.80.029

2831587.60.023

Tabla no.2

Grafica no.2 Numero de Reynolds vs Factor de friccin

Para hacer el clculo de la cada de presin de forma terica usamos la siguiente expresin:

Donde, f = factor de friccin; = densidad del fluido (kg/m3); L = longitud de tubera (m); D = dimetro interno de la tubera; v = velocidad media del fluido.Calculamos la cada de presin evaluada entre los puntos 1-2 para una longitud de 0.666m y para la primera velocidad v = 0.2002 m/s

P = 0.10064kPaHaciendo de la misma forma con los otros datos de velocidad media obtenemos:caudal (L/min)Factor de friccin (f)P (Pa)P (kPa)

40.039100.640.10064

100.033532.2160.532216

140.029916.7010.916701

280.0232908.1552.90815

Tabla no.3 Cadas de presin tericas.

Grafica no.3 Cada de presin terica vs caudal.

Tomando los datos de la tabla nmero 1 para el punto 1-2 obtenemos la siguiente grafica:Grafica no.4 Cada de presin experimental vs caudal.

ConclusionesPodemos ver en las graficas de cada de presin vs caudal que se mantiene una misma tendencia de proporcionalidad directa, sin embargo, los valores experimentales exceden a los valores de cada de presin tericos.Es muy probable que la desviacin de los datos tericos con respecto a los obtenidos en la prctica sea debido a la precisin y estado del instrumento de medicin, principalmente una mala calibracin.El efecto del factor de friccin se va haciendo insignificante al aumentar el nmero de Reynolds lo que nos hara pensar que las prdidas de presin deberan ser menores, a pesar de esto el factor de la velocidad es mucho ms significativo pues est elevado al cuadrado (v2) lo cual se refleja tanto en la grafica de cada terica y la experimental con un aumentos de pendiente continuos.Bibliografa Mott Robert, Mecnica de Fluidos, cuarta Edicin; Pg.(233-234) En lnea: [http://www.uclm.es/area/amf/gonzalo/IngFluidosFiles/Multimedia/Graphs/MoodyPeq.pdf] consultado 20/02/2012 Merle C. Potter-David C. Wiggert, Mecnica de fluidos, tercera edicin; Pg.(481-482)