Pérdidas Por Fricción en Tuberías y Accesorios

PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS Y ACCESORIOS

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PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS Y ACCESORIOS RESUMEN Los sistemas de flujo de un fluido presentan ganancias de energías por bombas y pérdidas por fricción conforme el fluido que pasa por los ductos y tubos, pérdidas por cambios en el tamaño de la trayectoria de flujo y pérdidas de energía por las válvulas y accesorios. La realización de este informe de laboratorio tiene como propósito identificar, analizar y calcular las pérdidas por fricción de un fluido en un sistema con tuberías y accesorios. Palabras Claves: energía, flujo laminar, flujo turbulento, factor de fricción, número de Reynolds. BASES TEÓRICAS Las pérdidas por fricción se presentan porque al estar el fluido en movimiento habrá una resistencia que se opone a dicho movimiento (fricción al fluir), convirtiéndose parte de la energía del sistema en energía térmica (calor), que se disipa a través de las paredes de la tubería por la que circula el fluido. Las válvulas y accesorios se encargan de controlar la dirección o el flujo volumétrico del fluido generando turbulencia local en el fluido, esto ocasiona una pérdida de energía que se transforma en calor. Estas últimas pérdidas son consideradas perdidas menores ya que en un sistema grande las pérdidas por fricción en las tuberías son mayores en comparación a la de las válvulas y accesorios. Las pérdidas y ganancias de energía en un sistema se contabilizan en términos de energía por unidad de peso del fluido que circula por él. Esto también se conoce como carga (h):

   Energía que se agrega al fluido con un dispositivo mecánico; es común que se le denomine carga total sobre la bomba.    Energía que se remueve del fluido por medio de un dispositivo mecánico.    Pérdidas de energía del sistema por la fricción en las tuberías, o pérdidas menores por válvulas y otros accesorios. La magnitud de las pérdidas de energía que produce la fricción del fluido, las válvulas y accesorios, es directamente proporcional a la carga de velocidad del fluido. Esto se expresa en forma matemática así:        El término K es el coeficiente de resistencia. Ecuación general de le energía: La ecuación general de la energía es una extensión de la ecuación de Bernoulli, lo que permite resolver

problemas es los que hay pérdidas y ganancias de energía. Para un sistema, la expresión del principio de conservación de la energía es: 

        

  y   : denotan la energía que posee el fluido por unidad de peso en las secciones 1 y 2. La energía que posee el fluido por unidad de peso es:          Es esencial que la ecuación general de la energía se escriba en la dirección del flujo. El comportamiento de un fluido, en lo que se refiere a las pérdidas de energía, depende de que el flujo sea laminar o turbulento. Un medio para predecir este comportamiento en el flujo es con el manejo del número adimensional Reynolds, demostrado por Osborne Reynolds. Esta ecuación de define como: Re=

  =   Donde  es la velocidad,  es el diámetro de la tubería,  la densidad del fluido y  la viscosidad del fluido. Es de resaltar que  es la viscosidad cinemática. Este número relaciona las fuerzas de inercia sobre un elemento de fluido a la fuerza viscosa. Para aplicaciones prácticas se tiene que los flujos con Re 4000, están en régimen turbulento. Los 2000