Informe 4 Mecánica de Fluidos Pérdida de Carga.

Resumen Ejecutivo

AMBAR

Introducción y Teoría

En el transporte de fluidos es necesario considerar diversos aspectos del fluido con el cual se va a tratar, así como también, es importante tener en cuenta las características de la instalación, de modo que esta sea apropiada para el trabajo a realizar, ya que las sustancias a transportar, los materiales que se utilizan, volúmenes de flujo, temperaturas, distancias, etc. son un gran número de variables que finalmente indicaran la manera óptima de construir una instalación.

Esta experiencia trata principalmente las perdidas por fricción producidas naturalmente por el paso de un fluido en tuberías y accesorios, dadas las características del fluido y de los accesorios utilizados, esta característica es una importante variable en la confección de una instalación de transporte de fluidos, ya que determinará si es necesario añadir energía para propulsar el fluido, o simplemente saber si el fluido será capaz de llegar al destino sin necesidad de bombas que ayuden al transporte.

Las pérdidas por fricción son producidas en todos los accesorios utilizados por donde pasa la sustancia de modo que es importante elegir adecuadamente estos. En tuberías rectas depende principalmente del material de esta, lo que entrega una perdida por fricción con las paredes del interior de la tubería, en los demás accesorios como uniones, codos, válvulas y medidores depende principalmente de la forma de la zona por donde pasará el flujo, para estos accesorios el valor de las pérdidas de presión ha sido estudiado  lográndose una similitud con las pérdidas producidas en tuberías rectas, obteniéndose un valor de coeficiente de pérdida de carga (k) para los posteriores cálculos de pérdida de energía por fricción.

Para el estudio de las pérdidas de carga en accesorios y tuberías fue utilizada una instalación con diversas tuberías y accesorios de manera que sea posible el estudio de las pérdidas por fricción en estas.

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Figura 1

Banco hidráulico y unidad de medición de fricción modelo C6-MKII-10.

Objetivos

El principal objetivo de la experiencia es Determinar las pérdidas por fricción producidas por el paso de un fluido en accesorios de un sistema de transporte como son: tuberías de distintas características, codos y válvulas.

Por otra parte esta experiencia permite conocer las relaciones que hay en la caída de presión de un accesorio relacionado con sus valores de coeficiente de fricción, diámetros, tipo de válvula etc. Con lo que se mejora la comprensión de la utilización de los distintos componentes de un sistema.

Datos Experimentales

Luego de realizada la experiencia se obtienen los siguientes datos:

- Cañerías Lisas: 

Tabla 4.1

Muestra el ΔP medido en cada una de las Cañerías Lisas de diversos diámetros y los datos obtenidos para el cálculo del Caudal.

- Cañería Rugosa: 

Tabla 4.2

Muestra el ΔP medido en una Cañería Rugosa de diámetro 15,2 [mm] y los datos obtenidos para el cálculo del Caudal.

- Curvas de 90°: 

Tabla 4.3

Muestra el ΔP medido en cada una de las Curvas de 90° y los datos obtenidos para el cálculo del Caudal.

- Accesorios:

Tabla 4.4

Muestra el ΔP medido en los codos de 90° y 45°, y los datos obtenidos para el cálculo del Caudal.

- Válvulas:

Tabla 4.5

Muestra el ΔP medido en cada una de las Válvulas y los datos obtenidos para el cálculo del Caudal.

Materiales y Métodos

Para llevar a cabo esta experiencia se usó un equipo de medición de fricción de fluido de marca Armfield modelo C6-MKII-10 (ver figura 1.0) el cual permite estudiar las pérdidas de carga producidas cuando un fluido incompresible fluye a través de tuberías, accesorios y dispositivos para medir flujos.

El equipo consiste en un sistema de cañerías las cuales se montan sobre un bastidor que posee ruedas, el agua que fluye por el equipo es alimentada desde un banco hidráulico y así fluye a través del conector y pasa a través de la red de tuberías y accesorios para luego volver al estanque volumétrico por medio del tubo de salida.

Para el estudio de pérdidas en tubos rectos se le suman variados accesorios al sistema como por ejemplo válvulas de control, tubo de Pitot, placas de orificio y tubo Venturi.

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Figura 2
Banco hidráulico y unidad de medición de fricción modelo C6-MKII-10.

Para estudiar las pérdidas de carga se abrieron y cerraron válvulas con el fin de hacer circular el agua para el lugar de interés y luego con ayuda de un manómetro digital se midieron las diferencias de presión.

Para medir el caudal entregado por el banco hidráulico se realizó baldimetría, procedimiento que consiste en llenar una probeta a un cierto volumen y  con un cronómetro digital medir el tiempo que tarda en llenarse, para luego con estos datos calcular el caudal con la siguiente fórmula:

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