PERDIDAS DE ENERGIA EN CONDUCTOS A PRESION
Enviado por danibravo0711 • 3 de Marzo de 2019 • Informes • 1.160 Palabras (5 Páginas) • 103 Visitas
La energía total para cada tipo de caudal esta dada por la ecuación:
(1)[pic 1]
Donde Z representa la energía potencial por unidad de tiempo, la cabeza de presión y la cabeza de velocidad. [pic 2][pic 3]
La igualdad que presenta la ecuación (1) es posible, mediante la conservación de la energía durante la trayectoria en el conducto.
Teniendo en cuenta esta trayectoria del fluido en el conducto circular, la energía potencial por unidad de tiempo será nula, puesto que el nivel de referencia será tomado completamente horizontal debido a la pendiente del conducto.
Por lo tanto, la ecuación quedará de la siguiente manera:
(2)[pic 4]
En conductos con diámetro constante como los tramos rectos de la práctica independientemente del material de este, la cabeza de velocidad se anulará, puesto que, la velocidad será la misma en las dos igualdades cumpliendo la ecuación de continuidad, generando como resultado que la energía total del sistema corresponderá a las cabezas de presión o las lecturas de alturas piezométricas.
(3)[pic 5]
Obteniendo como resultado de las energías en el tramo correspondiente:
H(cm) | (cm3)[pic 6] | (cm3)[pic 7] |
[pic 8] | 55.2 | 72.5 |
[pic 9] | 54.3 | 70.6 |
[pic 10] | 53.6 | 69 |
[pic 11] | 51.9 | 64.9 |
[pic 12] | 51.8 | 63.6 |
[pic 13] | 47.9 | 54.1 |
[pic 14] | 46.9 | 52.3 |
Ahora, en cada tramo recto existe una pérdida de energía debido a la rugosidad del conducto, fricción entre partículas de agua o viscosidad, entre otras. La pérdida de energía por fricción y el gradiente hidráulico son inherentes al recorrido del fluido durante un conducto sin aditamentos, es por eso que para obtener los resultados se utiliza la fórmula de Darcy -Weisbach:
(4)[pic 15]
En donde se obtiene mediante la siguiente igualdad:[pic 16]
(5)[pic 17]
Y el número de Reynolds se obtiene:
(6)[pic 18]
La velocidad es obtenida mediante el caudal correspondiente:
Caudal 1 | Caudal 2 | |
Velocidad (m/s) | 0.263 | 0.425 |
Por lo tanto, el número de Reynolds para los caudales teniendo en cuenta la viscosidad cinemática del agua a 20°C que corresponde a 1.004 x 10-6 m2/s y el diámetro del tramo igual a 0.0183 m.
Caudal 1 | Caudal 2 | |
Número de Reynolds | 4793.7251 | 7746.51394 |
Obteniendo para el tramo recto 24-25 por la ecuación (4) el gradiente hidráulico:
Caudal 1 | Caudal 2 | |
[pic 19] | 0.002572 | 0.004156 |
Ahora, para cada gradiente hidráulico se calcula la pérdida por fricción de la siguiente ecuación:
(7)[pic 20]
Donde L corresponde a la longitud del tramo que corresponde a 0.93 m.
Obteniendo como pérdida por fricción para cada caudal:
Caudal 1 | Caudal 2 | |
[pic 21] | 0.002392 | 0.003865 |
En el trayecto del conducto en el tramo 23-25, el fluido además de experimentar las pérdidas de energía por fricción, también es afectado por aditamentos como las reducciones, cada aditamento tiene una constante K característico inherente a sus condiciones y resistencia real, que es descrito por la siguiente fórmula:
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