Perdida De Energia

INTRODUCCION

En este ensayo de laboratorio el problema a resolver específicamente es evaluar la perdida de energía que ocasiona un fluido ya sea laminar o turbulento (por la viscosidad) al pasar a través de un tubo que sufre una disminución del área transversal en todo su recorrido.

El análisis del comportamiento que presentará el fluido puede ser calculado; con errores muy insignificantes.

Las pérdidas de carga a lo largo de un conducto de cualquier sección pueden ser locales o de fricción, su evaluación es importante para el manejo de la línea de energía cuya gradiente permite reconocer el flujo en sus regímenes: laminar, transicional o turbulento, dependiendo de su viscosidad.

Cuando el fluido es más viscoso habrá mayor resistencia al desplazamiento y por ende mayor fricción con las paredes del conducto, originándose mayores pérdidas de carga; mientras que, si la rugosidad de las paredes es mayor o menor habrá mayores o menores pérdidas de carga.

Esta correspondencia de rugosidad-viscosidad ha sido observada por muchos investigadores, dando a la correspondencia entre los números de Reynolds (Re), los parámetros de los valores de altura de rugosidad “k” y los coeficientes de fricción “f” que determinan la calidad de la tubería.

PERDIDAS DE CARGAS LOCALES EN UNA TUBERIA

OBJETIVOS

Estudiar las pérdidas de cargas debido a los accesorios que se instalan en un tramo de la tubería, como codos, ensanchamiento, contracción venturímetro, válvula, etc.

Estudiar en forma detallada las pérdidas de carga lineal en conductos circulares, teniendo una gran variedad de curvas que relacionan los coeficientes de pérdidas “f” en función del número de Reynolds, apoyándonos en el grafico de Moody.

Conocer métodos prácticos para determinar las pérdidas localizadas.

Determinar la variación de la pérdida de carga con el caudal.

Estudiar y sintetizar los datos obtenidos en el ensayo de laboratorio con los datos que obtenemos apoyándonos en referencias bibliográficas, libros que usualmente utilizamos para estos ensayos.

HIPOTESIS

Comprobar que con el paso de un flujo por los accesorios existirá una pérdida de carga local-

MARCO TEORICO

PÉRDIDA DE CARGAS LOCALES

Los fluidos en movimiento o flujo interno forman parte básica para la producción de servicios dentro de las actividades industriales, residenciales y comerciales.

La aplicación de la Ecuación de Bernoulli para fluidos reales, entre 2 secciones de un mismo tramo de tubería es:

p_1/γ+z_1+(v_1^2)/2g=p_2/γ+z_2+(v_2^2)/2g+hp……..(1)

Donde:

hp=hfp+hfs ………….(2)

Donde:

hfp = es la sumatoria de perdidas primarias o longitudinales.

hfs = Perdidas secundarias o, locales por accesorios.

Al hablar de perdidas en tuberías, lleva a estudiar los flujos internos que sean completamente limitados por superficies sólidas con un grado de rugosidad según el material del cual están fabricadas.

Este flujo es muy importante de analizar ya que permitirá diseñar las redes de tuberías y sus accesorios más óptimos.

Las pérdidas de energía que sufre una corriente cuando circula a través de un circuito hidráulico se deben fundamentalmente a:

Variaciones de energía potencial del fluido.

Variaciones de energía cinética.

Rozamiento o fricción.

PERDIDAS PRIMARIAS :

Llamadas perdidas longitudinales o pérdidas por fricción, son ocasionadas por la fricción del fluido sobre las paredes del ducto y se manifiestan con una caída de presión.

Empíricamente se evalúa con la formula de DARCY - WEISBACH:

hfp=f*(L*V^2)/(2g*D)

Donde:

L = longitud de la tubería.

D = Diámetro de la tubería.

V = velocidad media del flujo.

f = factor de fricción de la tubería.

De donde el factor de fricción de la tubería depende del Número de Reynolds ( Re ) y de la rugosidad relativa ( ε / D ) . Para esto se hace uso del Diagrama de Moody. Básicamente las Pérdidas primarias son directamente proporcionales a la longitud de la tubería.

PERDIDAS SECUNDARIAS:

También conocidas como perdidas locales o puntuales, las cuales son originadas por una infinidad de accesorios que se ubican dentro de un sistema de tuberías, como por ejemplo :

Válvulas.

Codos.

Niples.

Reducciones.

Ensanchamientos.

Uniones universales.

Etc.

La expresión para evaluar las perdidas secundarias ( en metros de columna del fluido) es la siguiente :

hfs=K*(L*V^2)/(2g*D)

Donde K es la constante para cada accesorio y depende del tipo de accesorio, material y diámetro.

Luego la longitud equivalente será :

Leq=K*D/f

La longitud equivalente se puede hallar en manuales y libros.

En el equipo FME-05 de pérdidas de carga local estudia las pérdidas de energía cinética de un fluido que circula por una tubería. Estas

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