Tecnolgico de Estudios Superior de San Felipe del Progreso

Divisin de Ingeniera Qumica

Laboratorio integral I

PracticaDETERMINACIN DE CAIDA DE PRESIN Y FACTOR DE FRICCIN DE FLUIDOS INCOMPRENSIBLES.

Facilitador:

Ing. Ana julia Huicochea Salinas

Elaborador:

Hernndez Jimnez Ruth

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ObjetivoMarco tericoUn flujo interno debe tenerse en cuenta el comportamiento en la capa lmite. A la entrada de un ducto o tubera la capa lmite generalmente es muy delgada, de manera que en esta regin el flujo puede considerarse como no viscoso, excepto cerca de la frontera. Sin embargo, a lo largo del flujo existe un aumento de espesor de la capa lmite. En muchos flujos la capa lmite puede ocupar con rapidez toda la seccin transversal del flujo; cuando esto ocurre en las primeras etapas del flujo, por lo general se considera ste como completamente viscoso; mientras que en esto se encuentras los flujos lamnales y turbulentos con base al experimento de Reynolds, en donde el flujo laminar en relacin con la ley de viscosidad de Newton. Este flujo se describi como un patrn bien ordenado donde se supone que las capas de fluido se deslizan una sobre otra. Por otro lado se desarrollan fluctuaciones irregulares del flujo, de manera que la tinta se dispersa completamente antes de alcanzar una distancia importante a lo largo de la tubera. Este flujo irregular se conoce como flujo turbulento. En los flujos que se consideran sin friccin puede existir turbulencia. Luego, existen casos en los cuales debe tenerse en cuenta la turbulencia de la corriente libre en flujos que se consideran sin friccin en clculos ordinarios. En el nmero de Reynolds nos dice que la relacin entre las fuerzas inerciales y las fuerzas de friccin, usualmente en funcin de parmetros geomtricos y de flujo convenientesEc. 1.- Ecuacin de ReynoldsMientras que el flujo en tuberas de diferentes dimetros conectadas mediante varios accesorios, para el volumen de control indicado puede utilizarse la ley de la termodinmica. En flujo laminar el trmino de altura de velocidad ser una cantidad pequea en comparacin con los otros trminos, la magnitud del error inherente en estos casos suele sobrepasar los errores en los que se incurre al utilizar un proceso de promedio incorrectoEcu. 2La ecuacin de Bernoulli modificada se puede aplicarse a cualquier serie de tubos rectos interconectados mediante diferentes clases de accesorios conectores. En esta ecuacin la densidad se mantiene constante, pero se tiene en cuenta para los cambios en la energa interna y la transferencia de calor. Considrense tuberas que transportan Lquidos como agua o aceite a lo largo de distancias relativamente grandes. Los lquidos tienden a permanecer a una temperatura constante cercana a la de los alrededores durante estos viajes largos y, en consecuencia, aun con grandes cambios en la presin, la densidad permanece esencialmente constante. A pesar de que la tasa de transferencia de calor puede ser muy baja para cualquier tramo pequeo de la tubera, hay que tener en cuenta que dQ/dm es la transferencia total de calor para una unidad de masa de fluido que se mueve a lo largo de la distancia completa. Los cambios en la energa interna debidos al cambio de presin y a cualquier pequea diferencia de temperatura, tambin deben tenerse en cuenta en el trmino de prdida de altura.Ecu. 3El factor de friccin o coeficiente de resistencia de Darcy-Weisbach es un parmetro a dimensional que se utiliza para calcular la prdida de carga en una tubera debida a la friccin. Factor de friccin de Darcy, recordamos que el factor de friccin o coeficiente de resistencia de Darcy-Weisbach (f) es un parmetro a dimensional que depende del nmero de Reynolds y de la rugosidad relativa. Decamos que la influencia de ambos parmetros sobre f es cuantitativamente distinta segn las caractersticas de la corriente.Factor de friccin de Fanning, considerando el balance de fuerzas y la definicin del factor de friccin.

El coeficiente f se conoce como factor de Fanning y depende del nmero de Reynolds y de la rugosidad de la tubera. No ha sido posible encontrar una sola ecuacin que prediga los valores de para todos los patrones de flujo, encontrndose las siguientes r elaciones a partir de datos experimentales:a) Para flujo laminar

b) Para flujo turbulento. N Re > 10000 En tubos lisos

En tubos rugosos

c) Para flujo transicional. 2100 < NRe < 10000

Rugosidad relativa a las prdidas de presin por friccin en un tubo: Las prdidas de presin por friccin en una tubera debido a la friccin con las paredes de la conduccin, carga que sufre el fluido debido a la existencia de diversos elementos singulares y que hacen que el fluido experimente una prdida de energa.

Materiales y reactivos

Agua corriente

Diagrama de flujo

Metodologa

Datos y observaciones

Clculos y resultados Calculo de las perdidas por friccin mediante longitudes equivalentesPerdidas por friccin a la entrada de la tuberaAccesorioDimetro (in)Longitud equivalente (m)

llave de paso1 0.3

tubo1 1.29

Vlvula de compuerta abierta1 0.3

Tubo1 0.19

Codo de 901 0.9

tubo1 0.235

La longitud equivalente de los accesorios se obtiene a partir de tablas del apndice XXVI del libro problemas de flujo de fluidos, Valiente segunda edicin.Y se obtiene que la longitud equivalente de los accesorios y la tubera es de 3,215 metrosComo anteriormente se obtenan los datos de tablas para las longitudes equivalentes se realiza lo mismo pero ahora para diferentes dimetros de tubera a la sala de la bomba.AccesorioDimetro (in)Longitud equivalente (m)

Tubo10.265

Valvula de diafragma11

Tubo10.05

Rotametro11.1

Tubo10.03

Codo de 9010.7

Tubo10.12

ReductorDe 1 a 0.07

La longitud equivalente de los accesorios y la tubera de 1 es de 3.305 metrosSe realza el mismo procedimiento para obtener las longitudes equivalentes par la tubera de y se obtiene que:AccesorioDimetro (in)Longitud equivalente (m)

Tubo1.63

Arreglo de codos de 900.8

Tubo0.18

Codo de 450.3

Tubo0.18

Codo de 450.3

Tubo0.295

Valvula de compuerta abierta0.1

La longitud equivalente de los accesorios y la tubera de es de 3.785 metrosCalculando la velocidad para los distintos dimetros de tubera con la siguiente formula obyeemos que.V=Teniendo estos datos de dimetros obtenidos de tablas del apndice XXXI de problemas de flujo de fluidos valiente segunda edicion se sustituyen en la ecuacin y teniendo en cuenta que se trabajo con un caudal de 300 .En la siguiente tabla se muestran los dimetros internos de los distintos dimetros de la tubera.Dimetro de tubera (in)Dimetro interno de la tubera (cm)Dimetro interno de la tubera (m)

1.8350.01835

12.4310.02431

1 3.810.0381

Para poder sustituir los valores se inicia convirtiendo las unidades del caudal a entonces se realiza la siguiente conversin.Ca=(300 )((=8.333x10-5 Entonces se obtiene el caudal que es de 8.333x10-5 Ahora realizando el anlisis de unidades para sustituir valores en la ecuacin de velocidad setiene que.V=Obtenemos que las unidades de la velocidad son:V=Entonces se sustituyen los valores para calcular la velocidad de flujo en cada dimetro de tubera.Calculo de la velocidad para la tubera de 1V=Se obtiene que la velocidad en la tuberia de 1 es de 0.1794672 Realizando el mismo calculo para la tuberia de V=La velocidad de flujo en la tuberia de es de 0.31498 .Entonces para la tubera de 1 obtenemos que la velocidad de flujo en esta tubera es de 0,073064 .Calculando el nmero de Reynolds para cada velocidad de flujo para saber que tipo de flujo es en cada dimetro de tubera con la siguiente ecucion.No. ReObteniendo los siguientes datos para el agua a 19 C del II y XIV del valiente segunda edicin.Densidad del agua a 19C ()Viscosidad del agua ()

998.41.140 x 10-3

Calculando el nmero de Reynolds para la tubera de No. ReEl flujo en la tubera de es turbulento ya que el numero de reynolds es de 5060.9466

En la siguiente tabla se dan a conocer los nmeros de reynolds para cada diametro de tubera as como si es laminar, turbulento o en estado de de rancision.Dimetro de la tubera (in)Numero de ReynoldsTipo de flujo

5060.9466Turbulento

13820.0173Turbulento

1 2437.3469Turbulento

Los flujos se consideran turbulentos ya que en las tuberas se considera apartir de los 2000 como un flujo turbulento.Calculando el factor de Darcy por la siguiente ecuacin se obtienen los siguientes valores mostrados en la siguiente tabla.Obteniendo a k=0.007 mEntonces la rugosidad relativa para cada diametro.Para el diametro de 0.01885 m

La rugosidad relativa para la tuberia con diametro de 0.01885 m es de 0.7957559682Para el diametro de 0.02431 m la rugosidad relativa es de 0.617030Para el diametro de 0.0381 m la rugosidad relativa es de 0.39370Calculando el factor de Fanning con la siguiente ecuacin se obtiene queFf=

Anlisis de resultadosConclusinReferencias