Mecnica de Fluidos UNI - FIPP

Mecnica de Fluidos UNI - FIPP

MARCO TEORICOEl flujo de un lquido en una tubera viene acompaado de una perdida energa, que suele expresarse en trminos de energa por unidad de peso de fluido circulante (dimensiones de longitud), denominada habitualmente perdida de carga.En el caso de tuberas horizontales, la perdida de carga se manifiesta como una disminucin de presin en el sentido del flujo.La perdida de carga esta relacionada con otras variables fluido-dinmicas segn sea el tipo de flujo, laminar o turbulento. Adems de las prdidas de carga lineales (a lo largo de los conductos), tambin se producen perdidas de carga singulares en puntos concretos como codos, ramificaciones, vlvulas, etc.OBJETIVOSVariacin de la prdida de carga con el caudalMedir las prdidas de carga entre las secciones de instalacin para los distintos valores de caudal circulante y observar la relacin entres Q y h. Prdidas lineales y rugosidadDeterminar la prdida de carga entre dos puntos de una tubera separados cierta distancia, y sin que exista entre ellos ningn elemento singular. Con los valores de Q y h se puede calcular el valor del coeficiente de friccin f. Con los valores de f y Re, se puede obtener la rugosidad relativa y por ende el calor de la rugosidad.Perdidas singularesMedimos las prdidas se carga que producen diferentes elementos singulares presentes en la instalacin: codos, vlvulas, etc. DESCRIPCION DE LA INSTALACION Y LA INSTRUMENTACION La instalacin en la que se lleva a cabo esta prctica es una preparadas con fines experimentales, que contiene todos los elementos que se usan normalmente en un sistema de tuberas real. Dispone tambin de instrumentos para la medida de las prdidas de carga y del caudal.Tuberas, que pueden ser de diferentes materiales, tales como: acero, cobre, poli-carbonato; con sus determinados dimetros y longitudes; y colocadas en combinaciones en serie y paralelo.Vlvulas, que pueden ser de varios tipos como: compuerta, esfera, mariposa. Su misin es, en unos casos, abrir o cerrar el paso de fluido por los diferentes tramos, y en otros regular el caudal circulante.Bomba centrfuga, que proporciona la energa necesaria para que el agua circule por la instalacin. Esta energa se disipa en los distintos elementos del sistema.Depsito, la instalacin funciona en circuito cerrado, de manera que la bomba aspira agua de un depsito, y tras hacer un recorrido determinado vuelve al mismo.Elementos singulares, existen en la instalacin ciertos elementos que provocan perdidas singulares: vlvulas codos, uniones en T, etc. Medidores de caudal, instrumentos que como su nombre lo indica miden el caudal. En ellos, un contrapeso cilndrico puede ascender por un gua vertical, debido a la fuerza de arrastre de la corriente, hasta una altura que es proporcional al caudal circulante.Batera de piezmetro, conectados al tablero de medicin con conductos flexibles (mangueras transparentes).

PROCEDIMIENTO

Se activ la bomba para que comience a circular agua a travs de la tubera elegida para la experiencia

Medimos el rgimen del caudal con el vertedero triangular calibrado

Medimos las presiones de todos los piezmetros conectados a la tuberaTomamos lectura de la temperatura del agua

Variamos el rgimen de caudal, abriendo gradualmente la vlvula y realizamos la medida

*Este procedimiento se repiti 7 veces y se registr todo en una tabla*(Medimos la distancia entre todos los piezmetros de la tubera y tomamos el dato de los dimetros de la tubera)

HOJA DE DATOS(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)h1

(mm)Q1

L/sh2

(mm)Q2

L/sHR

(mm)TC

1219.5218.2217.5184.8213.2211.7130.02.061312.10130.621.72

2215.8214.0212.9166.1206.8204.8141.02.531422.57141.821.80

3215.1210.9209.8150.0201.4199.0149.02.891502.96149.421.70

4209.1206.4204.7128.8194.5191.6158.03.361593.41158.421.60

5205.0202.0200.7110.4180.6185.0164.03.701653.75164.621.30

6195.1183.1184.931.8163.2157.6184.04.921854.98181.621.10

Sabemos;Q = .AQ = .D2/4 v = 4.Q/D2 .(m/s)Como la tubera presenta en su recorrido 2 dimetros D1= 8cm y D2=5 cmQ1(m3/s)VI(m/s)Q2(m3/s)VII(m/s)

2.06 x 10-30.49842.101.069

2.56 x 10-30.50332.371.308

2.89 x 10-30.57492.961.507

3.36 x 10-30.66853.411.736

3.70 x 10-30.73613.751.909

4.92 x 10-30.67884.982.536

Por tablas:Viscosidad cinemtica a 21.6 C = 1.011x10-6Luego: Re= v.D/ VI(m/s)ReIVII(m/s)ReII

0.498439438.21.06952895.7

0.503339825.91.30864734.3

0.574945491.61.50774557.8

0.668552898.11.73685892.6

0.736158247.31.90994456.7

0.978877452.02.536125438.5

Tenemos por energa:E1 = E2 + hfComo estn al mismo nivel;P1/Y + V12/2g = P2/Y + V22/2g + hf hf = (P1/Y P2/Y) + 1/2g(V12 V22) ,

Pero como V1 = V2 =VI = V3 =V5= V6hf = P1/Y P2/YEntonces, para cada caudal tenemos:hf1 -2(10-3)hf2-3(10-3)hf3-4(10-3)hf3-5(10-3)

1.30.732.74.3

1.81.146.86.1

4.21.159.88.4

2.71.775.910.2

3.01.390.320.1

12.01.8153.121.7

Finalmente, sabemos:hf = f.(L/D).(V2/2g) y que , hL = k.V2/2gEntonces, tenemos; hf.(2g/V2).(D/L) =f y k = hL. (2g/V2)Reemplazamos respectivamente, tenemos para cada caudal:

f1-2(10-3)hf1-2(10-3)LDVI

4.086771.32,010,080.4984

5.548961.82,010,080.5033

9.923334.22,010,080.5749

4.717962.72,010,080,6685

4.323553.02,010,080,7361

9.87107122,010,080,9788

f2-3(10-3)hf2-3(10-3)LDVI

10.052590.700,440,080.4984

15.490851.100,440,080.5033

11.872561.100,440,080.5749

13.570081.700,440,080,6685

8.558671.300,440,080,7361

6.702251.800,440,080,9788

f5-6(10-3)hf5-6(10-3)LDVII

1.025011.52,010,081.069

0.912872.02,010,081.308

0.825232.42,010,081.507

0.751442.92,010,081.736

0.942834.42,010,081.909

0.905895.82,010,082.236

Hallamos, de igual manera k (coeficiente de perdida local) de la prdida en la contraccin, ser;

K3-5(10-3)hL3-5(10-3)VI

339.634.30.4984

473.476.10,5033

498.658.40,5749

447.8110.20,6685

727.8220.10,7361

444.3921.70,9788

Rugosidad relativa de la tubera. K o El Fierro o Hierro Galvanizado tiene una rugosidad absoluta promedio de 0.00015;Con lo cual =k= 0.00015Entonces la rugosidad absoluta para la tubera de dimetro 8 cm/D = 0.00015/0.08 = 0.001875CONCLUSIONES Analizando los resultados de las prdidas de carga generadas por los distintos elementos singulares se concluye que al aumentar el caudal, las prdidas se hacen mayores. Con la experiencia en el laboratorio obtuvimos conocimientos acerca del uso de los instrumentos tales como: piezmetro y limnimetro.Se llega a la conclusin que el flujo con el cual se realiza la experiencia es turbulento tal como se supuso. Esta hiptesis se confirma con el valor del nmero de Reynolds, el cual es mayor a 2000.Cuando ocurren cambios en la geometra de las tuberas, cambios como contraccin o ensanchamiento de dimetro: las prdidas de carga ocasionadas se consideran insignificantes, RECOMENDACIONESTener cuidado con la toma de datos de las alturas en peso de agua, ya que estn oscilan y el valor que se debe tomar es el promedio de la mayor altura con la menor.Tener cuidado al manipular el limnimetro, debido a que su accionar es con diferencias de potencial y puede quemarse.En la lectura de los coeficientes de prdida del tramo 4 5, estos nos salan negativos, lo cual es totalmente contradictorio con la teora. Este resultado puede deberse a una mala toma de datos o a un mal funcionamiento del equipo. BIBLIOGRAFAMerle C. Potter , Mecnica de Fludios.Yunus A. Cengel * Michael a. Boles ,Mecnica de fluidos.

Prdida de Carga en TuberasPgina 1