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INFORME DE LABORATORIOPRCTICA PRDIDAS POR FRICCIN

POR:ISAIAS J. GUZMAN SIERRA (215407)

CARLOS EDUARDO URREGO MORALES (274295)EVER DANILO GOYES RODRIGUEZ (215403)

JESID MAURICIO GUEVARA ACOSTA (274241)CAMILA CRUZ BELLO (274357)

JOS ROBER ROMERO J (215461)

PRESENTADO A: ING. RAFAEL ORLAND ORTIZPROFESOR ASOCIADO UN

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAMECNICA DE FLUIDOS

GRUPO 02BOGOT D.C, 18 DE NOVIEMBRE DE 2014

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INTRODUCCIN

En un sistema, siempre existen tres tipos de energa (energa de presin, energa cintica y energapotencial). En un sistema perfecto la suma de estos tres tipos de energa en un punto debe ser igual a la

suma de estas energas en un punto diferente en un mismo sistema, es decir, que la energa no se crea nise destruye, solo se transforma. Esta ecuacin es demostrada por el teorema de Bernoulli.

El movimiento de un fluido en una tubera presin genera esfuerzos de corte. Estos esfuerzos de corte se

dan por una resistencia al movimiento o friccin entre la pared del conducto y el fluido. La presencia deesfuerzos de corte se presenta por viscosidad o el flujo es turbulento, la accin de estos agentes trae como

consecuencia una resistencia al flujo que se traduce en disipacin de energa.

En este ensayo de laboratorio vamos analizar y demostrar que en un sistema se puede generar prdidas

de energa debida a la friccin, esta se puede observar cuando un fluido pasa por una tubera y se generacalor y sonido. Esta prdida se debe al rozamiento de un fluido contra las paredes de la tubera.

OBJETIVOS

Determinar la perdida de friccin que segenera en la tubera. Analizar qu relacin existe entre el

caudal y la prdida de friccin que segenera dependiendo de este.

MARCO TEORICO

El flujo es la cantidad de fluido que se transportaen determinado tiempo, en donde se genera una

prdida de carga, debida a la friccin de las

partculas del fluido entre s (viscosidad) y contralas paredes de la tubera por la cual se transporte(rugosidad). Tambin, se pueden producir porestrechamiento o cambio de direccin del fluido

al pasar por un accesorio (vlvulas, codos, etc.).

Segn Darcy la prdida de presin es,aproximadamente, directamente proporcional ala velocidad al cuadrado e indirectamenteproporcional al dimetro interno de la tubera.

Este hecho lo observo en un experimente dedimetro mediano a grande.

La viscosidad es la propiedad de un fluido quetiene a oponerse a su flujo cuando se le aplica una

fuerza. Entre mayor sea la viscosidad del fluidoms grande es la resistencia a fluir. La fuerza con

la que una capa de fluido en movimiento arrastra

consigo a las capas adyacente de fluido determina

su viscosidad. Lo que quiere decir, que laviscosidad es indirectamente proporcional a la

velocidad del fluido.

Los flujos viscosos dependiendo de la velocidaden la que fluyen, pueden ser laminar o turbulento

cuando un flujo es laminar las velocidades sonbajas y el fluido sigue las lneas de corriente, si lasvelocidades son ms elevadas surgen

fluctuaciones en la velocidad del flujo (flujoturbulento).

Ecuacin de Bernoulli

Partiendo del teorema de Navier- Stokes

2 = ( +)

Integrando y luego dividiendo entre la

aceleracin de la gravedad, resulta la ecuacin deBernoulli.

+

2 +=

La ecuacin de Bernoulli estudia el flujo de fluidos

incompresibles que fsicamente representa laconservacin de energa del flujo por unida de

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peso. Aplicando para un volumen de control seiguala la energa de entrada con la de salida,

quedando la ecuacin de la siguiente forma.

P1 +U12g + z1 =

P +U2g + z + hf

PROCEDIMIENTO

1. Se debe asegurar que la vlvula de descarga

este cerrada. Por seguridad las bombas debenprender y apagar a caudal cero.

2. Para la primera medicin, se debe purgar eltanque; para esto se abre la vlvula y se

contabiliza 30 segundos, con el fin de asegurarque dentro del tanque no se encuentre aire, luego

se cierra la vlvula.

3. Para medir la presin de succin, se utiliza unbarmetro, esta presin es negativa.

4. Despus que el fluido pasa por la tubera dedescarga, pasa por la vlvula reguladora de

caudal, generando una perdida por accesorios. Semide la presin de descarga.

Ilustracin 3: Vlvulas reguladoras de flujo, tomado de losgestores del informe

5. El fluido pasa por el tubo de flujo, pasando por

7 piezmetros distanciados un metro entre ellos.

6. Se lee la presin de cada piezmetro. Como ladensidad de aceite es menor que la densidad del

mercurio, dependiendo de la altura que alcanza emanmetro en un piezmetro, la presin se mideen aceite o en mercurio.

7. Se mide la temperatura debido a que la

densidad del aceite cambia en funcin de latemperatura ambiente.

Ilustracin 1: Barmetro, tomado de los gestores del informe.

Ilustracin 2: Vlvulas de los piezmetros, tomado de los gestoresdel informe

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8. Para medir el caudal de peso, se abre la vlvuladel tanque y se mide con la balanza

9. se repite el procedimiento con dos caudales

diferentes.

DATOS OBTENIDOS

En la siguiente tabla, se muestran las diferentespresiones que se midieron de los 7 piezmetrosdistanciados un metro entre ellos para cada

caudal. Tambin, para cada caudal escogido semidi la presin de succin, de descarga y

despus de la vlvula.

Adicionalmente, para cada ensayo se midi latemperatura debido a que la densidad del aceite

est en funcin de esta.

Dbil Medio Fuerte

Caudal 1 Caudal 2 Caudal 3

P de succin 2,9''hg

5''hg

14''hg

P descarga 31,5psi

30psi

22psi

P despus de

vlvula 2 psi 4 psicm

Aceite 7 psicm

Aceite

x cm Hg

cm

Aceite

cm

Hg

cm

Aceite

cm

Hg

cm

Aceite

1 10,75 170 58 916,98 691090,8

9

2 10,12 160 57 901,17 65

1027,6

5

3 9,55 151 55,5877,45

5 62 980,22

4 8,92 141 54 853,74 59 932,79

5 8,22 130 52,6831,60

6 56 885,36

6 7,53 119 51 806,31 53 837,93

7 6,89 109 50,3795,24

3 51 806,31

Tabla 1: Datos obtenido en laboratorio, tomado de losgestores del informe

Ilustracin 4: Flujo Dbil, fuerte y medio, tomado de losgestores del informe

ANALISIS Y RESULTADOS

Para determinar la lnea de energa, es necesarioconocer las caractersticas del fluido, como es elcaudal de peso, el cual depende directamente de

la densidad del fluido. Como el fluido que se esttrabajando es aceite su densidad depende de la

temperatura, por lo que fue necesario medirla encada ensayo. El caudal de peso se hall con la

siguiente expresin:

=

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Donde:

P: Peso del fluido (Kg).t: Tiempo (20 seg).Q: Caudal de peso (Kg / seg).

Teniendo el caudal de peso, se halla la velocidadde flujo con la siguiente expresin:

= Donde:

v: velocidad media (m/s): Densidad (Kg / m3)A : rea (m2)

Los datos obtenidos se muestran en la siguientetabla

Dbil Medio Fuerte

Caudal 1 Caudal 2 Caudal 3

Temperatura C) 26 26 26

Caudal de peso Kg/s) 0,2 0,4 0,9

Velocidad media m/s) 0,671433605 1,34286721 3,021451221

Tabla 2: Clculos de caudal de peso y velocidad media, tomado delos gestores del informe

Para determinar la lnea piezomtrica, esnecesario determinar la presin en cadapiezmetro, para calcularla se utilizo la siguientefrmula:

= 0 + Donde:

: Linea piezomtrica (m).0: Presin inicial (1,4 m). : Presin en el piezmetro.Finalmente conociendo las caractersticas defluido y la lnea piezomtrica, se calcula la lnea deenerga de acuerdo al teorema de Bernoulli.

= +

2 + Como la tubera no presenta inclinacin, sededuce que Z es cero, por consiguiente

=

2 +

Tabla 3: Clculos de Lp y Le del caudal 1 Ilustracin 5:Comportamiento de Lp y Le en el caudal 1

Caudal 1

Distancia m) Lp m) Le m)

1 0,28 3,22674419 3,24972192

2 1,28 3,11046512 3,13344285

3 2,28 3,00581395 3,02879168

4 3,28 2,88953488 2,91251261

5 4,28 2,76162791 2,78460564

6 5,28 2,63372093 2,65669866

7 6,28 2,51744186 2,54041959Perdidas por

friccin 0,709302326

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Tabla 4: Clculos de Lp y Le del caudal 2 Ilustracin 6:Comportamiento de Lp y Le en el caudal 2

Caudal 3

Distancia m) Lp m) Le m)

1 0,28 13,9347674 14,4000665

2 1,28 13,1994186 13,66471773 2,28 12,647907 13,113206

4 3,28 12,0963953 12,5616944

5 4,28 11,5448837 12,0101828

6 5,28 10,9933721 11,4586711

7 6,28 10,6256977 11,0909967Perdidas por

friccin 3,309069767Tabla 5: Clculos de Lp y Le del caudal 3 Ilustracin 7Comportamiento de Lp y Le en el caudal 3

CONCLUSIONES

Se pudo observar que las prdidas deenerga que se generan en la tubera son

constantes, debido a que lascaractersticas de flujo con cambian, es

decir, la rugosidad, la velocidad, eldimetro del tubo permanecen constantes.

As como es constante la prdida deenerga en cada uno de los caudales se

puede ver como a mayor velocidad es decir

a mayor energa tambin hay una prdidade energa proporcional a esta energaextra que se obtiene al aumentar lavelocidad.

Se puede ver que las prdidas de energason muy parecidas a la velocidad del

fluido.

BIBLIOGRAFA

GILES, Renald (1995). Mecnica de fluidose hidralica. Ed. Schaum Mc Graw-Hill.

Mecnica de Fluidos, Robert L. Mott. Sextaedicin. Editorial Pearson Educacin.

Duarte A. Carlos A. MECANICA DEFLUIDOS E HIDRAULICA. UniversidadNacional de Colombia, Sede BogotFacultad de Ingeniera. Bogot, 2011.

Cengel, Y. (2012). Mecnica de Fluidos:

Fundamentos y aplicaciones (Segunda ed.)Mxico D.F.: McGraw-Hill/Interamericana

editores.

Caudal 2

Distancia m) Lp m) Le m)

1 0,28 11,9125581 12,0044691

2 1,28 11,7287209 11,8206319

3 2,28 11,4529651 11,544876

4 3,28 11,1772093 11,26912025 4,28 10,9198372 11,0117481

6 5,28 10,6256977 10,7176086

7 6,28 10,4970116 10,5889226Perdidas por

friccin 1,415546512