II INFORME DE FLUIDOS II (PERDIDAS DE CARGAS POR FRICCIÓN)

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS  Y ARQUITECTUTA  ARQUITECTUTA  ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA  CIVIL

PÉRDIDAS DE CARGA POR FRICCIÓN II INFORME

DOCENTE:

Ing. Wilmer Moisés Zelada Zamora RESPONSABLES:    

Baldera Velasquez, Ricardo (105513 - I) Llatas Cancino, Dahlberg (101950-E) Torres García, Darwin (102323-D) Vásquez Ordoñez, Ana Rosa (102360-G)

GRUPO

FECHA DE ENTREGA:

01/07/2013

Personal

N°05 1

INDICE

I.

INTRODUCCIÓN…………………………………………………..……3

II.

OBJETIVOS……………………………………………………….…..…4

III.

FUNDAMENTO TEÓRICO………………………………………………….…...5

IV.

EQUIPOS Y MATERIALES………………………………………………12

V.

PROCEDIMIENTO……………………………………………………….14

VI.

CALCULOS Y RESULTADOS. ….………………………………………..18

VII.

CONCLUSIONES…………………………………………………..……32

VIII.

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES…………………………....33

IX.

BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA……………………………………....34

X.

ANEXOS……………………………………………………………..….35

Personal

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INDICE

I.

INTRODUCCIÓN…………………………………………………..……3

II.

OBJETIVOS……………………………………………………….…..…4

III.

FUNDAMENTO TEÓRICO………………………………………………….…...5

IV.

EQUIPOS Y MATERIALES………………………………………………12

V.

PROCEDIMIENTO……………………………………………………….14

VI.

CALCULOS Y RESULTADOS. ….………………………………………..18

VII.

CONCLUSIONES…………………………………………………..……32

VIII.

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES…………………………....33

IX.

BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA……………………………………....34

X.

ANEXOS……………………………………………………………..….35

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I.

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de flujo en una tubería presentan pérdidas de energía por fricción de acurdo al fluido que pasa por los ductos y tubos, perdidas por cambios en el tamaño de la trayectoria del flujo y perdidas de energía por la presencia de válvulas y accesorios. En el presente informe se estudiará las pérdidas de energía debido a la fricción; su evaluación es importante para el manejo de la línea de energía cuya gradiente permite reconocer el flujo del fluido 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 perdidas de carga. Esta correspondencia de viscosidad-rugosidad ha sido observada por muchos investigadores, dando lugar a la correspondencia entre los números de Reynolds, los parámetros de los valores de rugosidad "k" y los coeficientes de rugosidad "f" que determinan la calidad de tubería.

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II.

OBJETIVOS

ESPECÍFICO:  

Evaluar perdidas de carga por fricción en tuberías. Poder comparar lo teórico con lo experimental.

GENERALES: 

Observar cómo cambia la perdida de carga conforme cambia caría el caudal.



Evaluar el nivel de acercamiento entre los resultados obtenidos experimentalmente y resultados obtenidos usando conceptos aprendidos en aula.



Profundizar y complementar la parte teórica vista en clase.

Personal

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III.

FUNDAMENTO TEÓRICO

PERDIDAS POR FRICCIÓN 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, expresada en unidad de longitud.

FACTORES DE PERDIDA FRICCIONAL Los factores más importantes que inciden en la pérdida de carga friccional son: a) Viscosidad del fluido en movimiento (Viscosidad Dinámica) Si imaginamos que un fluido está formado por delgadas capas unas sobre otras, la viscosidad dinámica será el grado de rozamiento interno entre las capas de ese fluido. A causa de la viscosidad, será necesario ejercer una fuerza para obligar a una capa de fluido a deslizar sobre otra.

b) Rugosidad de la tubería La rugosidad de las paredes de los canales y tuberías es función del material con que están construidos, el acabado de la construcción y el tiempo de uso. Los valores son determinados en mediciones tanto de laboratorio como en el campo. La variación de este parámetro es fundamental para el cálculo hidráulico y para el buen desempeño de las obras hidráulicas. RUGOSIDAD ABSOLUTA DE MATERIALES

Personal

Material

ε (mm)

Material

ε (mm)

Plástico (PE, PVC)

0,0015

Fundición asfaltada

0,06-0,18

Poliéster reforzado con fibra de vidrio

0,01

Fundición

0,12-0,60

Tubos estirados de acero

0,0024

Tubos de latón o cobre

0,0015

Hierro forjado

0,03-0,09

Fundición revestida de cemento

0,0024

Hierro galvanizado

0,06-0,24

Fundición con revestimiento bituminoso

0,0024

Madera

0,18-0,90

Fundición centrifugada

0,003

Hormigón

0,3-3,0

Acero comercial y soldado 0,03-0,09

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c) Densidad del fluido d) Diámetro de la tubería e) Temperatura del fluido

RELACIÓN DE PÉRDIDA DE CARGAS (hf) Y Fuerza Resistente (R) EN TUBERÍAS

POR BERNOULLI:

                                   POR CANTIDAD DE MOVIMIENTO:

     Personal

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                 ECUACIÓN DE HAZEN WILLIANS Se utiliza particularmente para determinar la velocidad del agua en tuberías circulares llenas, o conductos cerrados es decir, que trabajan a presión.

  Donde: V = velocidad (m/s) Q = Caudal (m3/s) Rh = Radio Hidráulico (m) D = Diámetro de la tubería (m) S = Pendiente del Gradiente Hidráulico: Pérdida de carga por unidad de longitud de la tubería (m/m) (km/km) C = Calidad de la tubería (

 

/s)

CALIDAD DE TUBERÍA MATERIAL, CLASE, ESTADO C Tuberías de plástico nuevas 150 Tuberías muy pulidas (fibrocemento) 140 Tuberías de hierro nuevas y pulidas 130 Tuberías de hormigón armado 128 Tuberías de acero nuevas 120 Tuberías de palastro roblonado nuevas 114 Tuberías de acero usadas 110 Tuberías de fundición nuevas 100 Tuberías de palastro roblonado usadas 97 Tuberías de fundición usadas 90-80

Personal

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ECUACIÓN DE DARCY-WEISBACH La ecuación de Darcy-Weisbach es una ecuación ampliamente usada en hidráulica. Permite el cálculo de la pérdida de carga debida a la fricción dentro una tubería . La ecuación fue inicialmente una variante de la ecuación de Prony, desarrollada por el francés Henry Darcy. En 1845 fue refinada por Julius Weisbach, de Sajonia. Esta fórmula permite la evaluación apropiada del efecto de cada uno de los factores que inciden en la pérdida de energía en una tubería. Es una de las pocas expresiones que agrupan estos factores. La ventaja de esta fórmula es que puede aplicarse a todos los tipos de flujo hidráulico (laminar, transicional y turbulento), debiendo el coeficiente de fricción tomar los valores adecuados, según corresponda. La ecuación de Darcy-Weisbach está definida por la siguiente expresión:

         En donde:      

hf = pérdida de carga debida a la fricción. f = factor de fricción de Darcy. L = longitud de la tubería. D = diámetro de la tubería. V = velocidad media del fluido. g = aceleración de la gravedad ≈ 9,80665 m/s2

En función del caudal:

          Para el caso particular de flujo laminar la ecuación de Darcy-Weisbach se reduce a la siguiente expresión:

      Personal

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ECUACIÓN DE COLEBROOK-WHITE Fórmula usada en hidráulica para el cálculo del factor de fricción de Darcy, también conocido como coeficiente de rozamiento. Se trata del mismo factor “f” que aparece en la ecuación de Darcy-Weisbach. La expresión de la fórmula de Colebrook-White es la siguiente:

      √   √   En donde:    

f = factor de fricción de Darcy.



= rugosidad.

D = diámetro de la tubería.



= Reynolds

Para el caso particular de tuberías lisas la rugosidad relativa, es decir la relación entre la rugosidad en las paredes de la tubería y el diámetro de la misma, es muy pequeño con lo que el término es muy pequeño y puede despreciarse el primer sumando situado dentro del paréntesis de la ecuación anterior. Quedando en este caso particular la ecuación del siguiente modo:



 (√  ) √   Para números de Reynolds muy grandes el segundo sumando situado dentro del paréntesis de la ecuación de Colebrook-White es despreciable. En este caso la viscosidad no influye en la práctica a la hora de determinar el coeficiente de fricción, este únicamente depende de la rugosidad relativa de la tubería. Esto se manifiesta en el diagrama de Moody en que en la curva para valores elevados





de “ ” se hacen rectas.

DIAGRAMA DE MOODY El diagrama de Moody es la representación gráfica en escala doblemente logarítmica del factor de fricción en función del número de Reynolds y la rugosidad relativa de una

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tubería.

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ECUACIÓN DE BLASIUS



Utilizada para régimen turbulento liso, f= f( ). Válida para tubos lisos y 3000<