Laboratorio de termofluidos Práctica 11:Pérdida en tuberías

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO[pic 1][pic 2]

Facultad de Ingeniería

Laboratorio de termofluidos

Práctica 11:Pérdida en tuberías.

Ortiz Tapia José Armando

Montes Luna Emiliano

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22/noviembre/2023

Introducción

Ecuación de Bernoulli

La ecuación de Bernoulli es una fórmula que relaciona la velocidad y la presión de un fluido que fluye de arriba a abajo a través de un tubo. Se puede considerar como una declaración del principio de conservación de energía apropiado para fluidos. En términos matemáticos se expresa de la siguiente manera:

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Donde:

- P es la presión estática del fluido en el punto considerado.

- rho es la densidad del fluido.

- v es la velocidad del fluido en el punto considerado.

- g es la aceleración debido a la gravedad.

Número de Reynolds

El número de Reynolds (Re) es una cantidad numérica adimensional que establece la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas de un fluido en movimiento. Su valor indica si el flujo sigue un modelo laminar o turbulento. Se calcula con la velocidad, la longitud, la densidad y la viscosidad del fluido.

Ecuación de Darcy

La ecuación de Darcy-Weisbach es una ecuación fenomenológica, que relaciona la pérdida de carga principal o pérdida de presión, debido a la fricción del fluido a lo largo de una longitud determinada de tubería con la velocidad promedio. La ecuación de Darcy muestra la relación entre varias cantidades físicas que describen el flujo a través de un medio poroso.

Diagrama de Moody

El diagrama de Moody es una representación gráfica en escala doblemente logarítmica del factor de fricción en función del número de Reynolds y la rugosidad relativa de una tubería. Se usa para calcular el factor de fricción de un fluido turbulento en un conducto circular, basándose en la ecuación de Darcy-Weisbach y la de Colebrook.

Objetivos

• Calcular la pérdida de carga por fricción en tuberías de diferente diámetro, para diferentes gastos de forma experimental y teórica.
• Calcular y comparar la pérdida de carga en una tubería lisa con una rugosa.

Desarrollo

1. Utilizando un calibrador vernier, proceder a la medición del diámetro interno de los tubos seleccionados para su uso, identificando uno como "liso" y otro como "rugoso".

2. Emplear un flexómetro para medir con precisión la longitud del tramo recto en las tuberías designadas como "lisa" y "rugosa" en el montaje del banco de pruebas.

3. Establecer la conexión de las mangueras del manómetro diferencial en los extremos del tramo recto de la tubería objeto de estudio.

4. Activar la bomba del banco de pruebas con el fin de iniciar el flujo de agua a lo largo de la tubería.

5. Realizar la purga del aire presente en las mangueras del manómetro diferencial para garantizar mediciones precisas.

6. Mediante el uso de la válvula de control, ajustar variados flujos en la tubería, permitiendo así la observación y registro de datos relevantes para el análisis del comportamiento hidráulico.

Resultados

Fórmulas

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Memoria de cálculo para tubo 1

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Tubo 1 (LISO)

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Tubo 2 (Liso)

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Tubo 3 (RUGOSO)

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Análisis de resultados

El análisis de los resultados de la práctica evidencia ciertas discrepancias entre los valores teóricos y experimentales de la pérdida de carga por fricción en tuberías de diferentes diámetros. Los objetivos de la práctica incluían el cálculo de esta pérdida de carga tanto de forma experimental como teórica, así como la comparación entre una tubería lisa y una rugosa.

Para el tubo mediano liso, se observa un error del 33%, lo cual sugiere una desviación sustancial entre los valores calculados teóricamente y los obtenidos experimentalmente. Este desajuste podría deberse a diversas razones, como posibles errores en las mediciones, imprecisiones en los instrumentos utilizados o factores imprevistos en el sistema. Es crucial analizar a fondo el procedimiento experimental para identificar posibles fuentes de error y mejorar la precisión de las mediciones.

En contraste, el error del 3% para el tubo largo liso indica una mayor concordancia entre los valores teóricos y experimentales. Esto podría deberse a una mejor replicación del entorno experimental o a una mayor precisión en las mediciones realizadas. Sin embargo, aún es esencial examinar detenidamente cada paso del procedimiento para garantizar la fiabilidad de los resultados.

La discrepancia más significativa se observa en el tubo largo rugoso, con un error del 56%. Este margen de error sustancial sugiere que las condiciones rugosas de la tubería introducen complicaciones adicionales que no se han tenido en cuenta de manera adecuada en el modelo teórico utilizado. Es fundamental investigar a fondo la influencia de la rugosidad en el flujo y considerar la posibilidad de ajustar el modelo teórico para reflejar con mayor precisión las características del sistema.

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