Lab. Mecánica de Fluidos n°2

Perdidas de cargas por fricción en las tuberías.

Ing. Javier Oscar Hurtado Ochoa

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO

Facultad de IngenieríaCarrera Profesional de Ingeniería Civil

Lab. de Mecánica de Fluidos I Ingeniería Civil

Lab. N°2: Perdidas de cargas por fricción en las tuberías.

I.OBJETIVOS

Determinar la pérdida de carga en las tuberías a causa de la fricción entre el fluido y la tubería.

Calcular la perdida de carga en laboratorio para diferentes diámetros de tuberías y a distintas distancias.

II.FUNDAMENTO TEORICO

La pérdida de carga en una tubería  

Es la pérdida de energía dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.

La pérdida de carga que tiene lugar en una conducción representa la pérdida de energía de un flujo hidráulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento

Pérdidas primarias:

Se producen cuando el fluido se pone en contacto con la superficie de la tubería. Esto provoca que se rocen unas capas con otras (flujo laminado) o de partículas de fluidos entre sí (flujo turbulento). Estas pérdidas se realizan solo en tramos de tuberías horizontal y de diámetro constante.

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Pérdidas secundarias:

Se producen en transiciones de la tubería (estrechamiento o expansión) y en toda clase de accesorios (válvulas, codos). En el cálculo de las pérdidas de carga en tuberías son importantes dos factores:

o Que la tubería sea lisa o rugosa.o Que el fluido sea laminar o turbulento

Ecuación general de las pérdidas primarias

Ecuación de DARCY:

hL= f*L/D*v2/2gPara encontrar hL primero se busca en el diagrama de MOODY el factor de fricción «f»

Ecuación fundamental de las pérdidas secundarias:

hL= K*(v2/2g)K=Coeficiente de resistencia (depende del elemento que produzca la pérdida de carga. Ej. Tubería, codo.v =velocidad media en la tubería, codos, válvulas.

FACTOR DE FRICCIÓN EN TUBERÍAS

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Puede deducirse matemáticamente en el caso de régimen laminar, más en el caso de flujo turbulento no se dispone de relaciones matemáticas sencillas para obtener la variación de con el número de Reynolds. Toda vía más, Nikurad se y otros investigadores han encontrado que sobre el valor de también influye la rugosidad relativa en la tubería.

Para el cálculo de la pérdida de carga o energía en tubería, se emplea generalmente la ecuación de Darcy-Weisbach:

Donde hf  es la pérdida de energía o la caída en la línea de cargas piezométricas a lo largo de la longitud (L) en la tubería de diámetro D, de un flujo con velocidad promedio V y f es un factor de fricción adimensional .

III. Materiales y metodología

Materiales

o Banco hidráulico de base h89 80 (didacta Italia)o Pisómetros de 1cm de diámetroo Agua

Método

o Primeramente se colocó el pisómetro al banco hidráulicoo Se encendió el banco hidráulico y se programó para un

determinado caudal para realizar la primera prueba.o Se procedió a dar lectura de las alturas para un caudal

determinado.o Se realizan comparación de gráficos para determinado

diámetro de pisómetro.

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IV.DATOS OBTENIDOS

DATOS DEL PRIMER GRUPO

caudal 11 lt/min caudal 9.8 lt/min caudal 7.8 lt/minpresión 1 400mm presión 1 300mm presión 1 210 mmpresión 2 175mm presión 2 130mm presión 2 85 mm

Cuando un fluido circula a una alta velocidad, su presión es muy baja, y si la

presión es alta, la velocidad de circulación es baja. 

La relación entre sección y velocidad la tenemos por el Caudal.

El Caudal en un conducto es constante, por lo que el producto de velocidad·

Sección tiene que ser constante.

De esta forma, si disminuye la sección la velocidad aumenta en igual

medida que se ha reducido la presión, y viceversa. 

Cuando la sección del tubo es menor hay MAYOR caudal MAYOR velocidad

MAYOR fricción MAYOR pérdida de carga.

V.CALCULOS Y GRAFICOS

Lectura Q L cm D mm M1 M2 ∆H mm1 11 47.5 10 400 175 2252 9.8 47.5 10 300 130 1703 7.8 47.5 10 210 85 125

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DATOS DEL SEGUNDO GRUPO

Caudal 1 13.2 lt/min Caudal 2 11.5 lt/min Caudal 3 9.2 lt/minpresión 1 390mm presión 1 300mm presión 1 150 mmpresión 2 320 mm presión 2 240 mm presión 2 125 mm

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7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.50

50

100

150

200

250

Chart Title

Lectura Q L cm D mm M1 M2 ∆H mm1 13.2 47.5 14 390 320 702 11.5 47.5 14 300 240 603 9.2 47.5 14 150 125 25

7.5 8 8.5 9 9.5 100

20

40

60

80

100

120

140

160

180

AH2

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VI.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Al concluir la práctica de laboratorio nos podemos dar cuenta, que este trabajo es de suma importancia para nuestra carrera ya que esta nos ayudara en el futuro con otros trabajos, y aporta a nuestros conocimientos.

Al concluir el laboratorio pudimos poner en práctica lo enseñado en clase.

La práctica fue desarrollada de tal modo, que se lograron cumplir todos los objetivos planteados. (calculamos las pérdidas de carga en cada caso)

A << caudal << velocidad << fricción << pérdida de carga.

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VII.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://www.fagro.edu.uy/~hidrologia/riego/HIDRAULICA2013.pdf

http://corinto.pucp.edu.pe/aseimec/sites/corinto.pucp.edu.pe

http://es.slideshare.net/presentacion-perdida-de-cargas-de-tuberias

http://www.uclm.es/area/ing_rural/trans_hidr/tema5.pdf

https://www5.uva.es/guia_docente/uploads

VIII.ANEXOS

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BANCO HIDRAULICO Y PISOMETRO CALCULANDO LAS DIFERENTES ALTURAS PARA UN

DETERMINADO CAUDAL