Informe Bateria de Perdida Manejo
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8/16/2019 Informe Bateria de Perdida Manejo
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23231 Manejo de Sólidos y Líquidos2013-II
Laboratorio Batería de Pérdidas
Entregado Agosto 15 de 2014
Abstract
In the development of this practice losses of an incompressible fluid are determined and an analysis of the
incidence the flow variables Bernoullis e!uation is performed on it" considering that some of these remain
constant" friction factor being determinant variable in this analysis" which relates the pressure drop in a fluid
turbulent flow conditions#
Resumen
En el desarrollo de la presente pr$ctica se determinan las p%rdidas de carga de un fluidoincompresible y se reali&a un an$lisis de la incidencia !ue tienen las variables de flu'o de la
ecuaci(n de Bernoulli sobre el mismo" teniendo en cuenta !ue algunas de estaspermanecen constantes" siendo el factor de fricci(n la variable determinante en este an$lisis"la cual relaciona la ca)da de presi(n en un flu)do en condiciones de r%gimen turbulento#
1. Introducción
*a mec$nica de fluidos" es la parte de la
f)sica !ue estudia el movimiento de los
fluidos +gases y l)!uidos, en reposo o en
movimiento" as) como las aplicaciones y
mecanismos de ingenier)a !ue utili&anfluidos# Esta rama de la f)sica nos provee de
las herramientas como ecuaciones te(ricas
y correlaciones emp)ricas" necesarias para
evaluar las p%rdidas de energ)a presentes en
un fluido al fluir por una tuber)a# -icha
perdida de energ)a es e!uivalente a la
p%rdida de presi(n del fluido" a trav%s de
todo su recorrido por la tuber)a# .u
evaluaci(n es muy importante ya !ue %sta
nos permite conocer la energ)a !ue se debe
proporcionar al fluido y tambi%n el caudal
!ue pasa a trav%s de la instalaci(n# *a
p%rdida de carga representa la altura
adicional !ue el fluido necesita para
elevarse por medio de una bomba con la
finalidad de superar las p%rdidas debidas a
la fricci(n o a los fen(menos de turbulencia
generados# *as p%rdidas pueden ser
continuas a lo largo de conductos regulares"
o locali&adas si e/isten v$lvulas"
estrechamientos" cambios de direcci(n" etc#
2. Hipótesis
.i estamos considerando un fluido circulando
por una tuber)a" la ca)da de presi(n es
proporcional a la longitud" al cuadrado de la
velocidad e inversamente proporcional al
di$metro de la tuber)a" segn el teorema de
Bernoulli# Entonces si el caudal y la secci(n
de la tuber)a se mantienen" la ca)da de
presi(n aumenta proporcionalmente con lalongitud#
3. Parte experimental
ara la reali&aci(n de la prctica se lleva a
cabo el siguiente procedimiento3
ncendido del e!uipo" para el
1
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funcionamiento de la bater)a se enciende el
interruptor de la bomba y se abre la llave de
agua !ue llena el tan!ue de reserva hasta
tener un volumen de 4 *#
Ilustración 1
#alibración del e!uipo $%enturí&
6igura 1# 7ircuito 8echnovate" modelo 9009
1# Abrir las v$lvulas 11" 12" 1:" 44" 52" todas lasdem$s cerradas#
2# ;erificar !ue las mangueras unidas al tuboventur) y man(metro +42, se encuentren bienconectadas y no se presenten vac)os#
Ilustración 2
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Tabla 1Medida de tubos
anipulación de 0l0ulas" ara reali&ar la medici(ndiferencial de presi(n en un tramo de tuber)a ya
determinado" se abren y se cierran las v$lvulas
!ue no intervienen en dicha medici(n hasta a'ustar
a una presi(n de < in de 2C" ya teniendo
establecido el diferencial de presi(n del sistema"
se procede a leer la presi(n del ventur) en el
man(metro#
-e esta manera se procede con un tramo de
tuber)a de menor longitud y de igual forma con las
dem$s tuber)as anteriormente escogidas#
.e repite este procedimiento cambiando la presi(n
diferencial del sistema a D in de 2C#
. Resultados discusión.
*a primera parte del an$lisis corresponde a
determinar una funci(n !ue relacione la
presi(n en el sistema de tuber)as con el
caudal de flu'o !ue haya en el sistema" esto
mediante la comparaci(n de la presi(n
registrada en el tubo ;enturi# Cbservando los
datos se puede encontrar una funci(n" la
cual es logar)tmica y se a'usta al
comportamiento del tubo ;enturi#
P [Pa] Q [L/s]Q
[m^3/s]
498.160.14634
1460.000146
341
996.320.28571
4290.000285
714
1992.64 0.35294118 0.000352941Tabla 2 Datos de presión y caudal
0 500 1000 1500 2000 2500
0
0
0
!"# $ 0 ln!"# - 0
Venturi
P [Pa]
Q [m^3/s]
Fig 2. Caudal en función de la presión*o siguiente es llevar al sistema internacional
de unidades para traba'ar m$s
c(modamente# .e cambian los datos
obtenidos en los e/perimentos y se calcula la
velocidad de flu'o en cada uno de los
e/perimentos#
Tabla 3 Caracteristicas en tubo de 1’
Tabla 4 Caracteristicas en tubo de 34’
3
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Tabla ! Caracteristicas en tubo de 12’
En seguida se procede a encontrar como es
el cambio de la presi(n" cuando se mide en
longitudes de tramos de tuber)a diferentes y
para diferente di$metro" adem$s con
cambios de caudales o velocidades de flu'o#
Esto con el ob'etivo de encontrar la ca)da de
presi(n y la relaci(n directa con el factor de
fricci(n#
ara esto anali&amos la ecuaci(n de
Bernoulli" la cual describe el comportamiento
de un fluido movi%ndose a trav%s de una
tuber)a ya !ue posee tres componentes en
los cuales se puede englobar la capacidad
energ%tica de un fluido# Estos son el t%rmino
cin%tico" el potencial y la energ)a de flu'o"
adem$s de un t%rmino de disipaci(n de
energ)a por fricci(n a trav%s del recorrido del
fluido#
P1
ρ∗g+ V 1
2
2∗g+Z
1=
P2
ρ∗g+ V 2
2
2∗g+Z
2+h f Ec .(1)
Al comparar el caso de nuestro sistema" se
pueden descartar el cambio de altura y de
velocidad en el balance ya !ue son los
mismos para el sistema" encontrando !ue el
cambio de presi(n del sistema est$
influenciado directamente por el t%rmino de
disipaci(n de energ)a#
h f 1=f ( LV 2
2 gD ) Ec .(2)Este t%rmino relaciona depende de la
longitud de la tuber)a y el di$metro" la
velocidad del fluido y sus propiedades
adem$s del factor de fricci(n# Este factor
depende del nmero de eynolds y de las
condiciones a las cual se encuentre el fluido"
es decir si est$ en un flu'o laminar o ya enturbulento#
Re=VDρ
μ Ec .(3)
7onociendo el nmero de eynolds y el tipo
de material" con la ayuda del diagrama de
Foody" se puede establecer cu$l es el valor
del factor de fricci(n" cabe anotar !ue este
valor seria de apreciaci(n#
Fig 3. Diagra"a de Moody
Es as) como se llega a calcular el valor de la
ca)da de presi(n a partir de las condiciones a
las cual se encuentre el fluido# ara nuestro
caso se encontr( y manipulo la siguiente
informaci(n as)3 rimero las caracter)sticas
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del fluido y la tuber)a#
ρ[Kg/m^3] 1000µ[Pa*s] 0.001g[m*s^2] 9.8ɛ 0.0015
Tabla # $ropiedades del fluido
%1& '()2*0.0005067
07%3+4&'()2*
0.000285023
%1+2&'()2*
0.000126677
Tabla % &reas trans'ersales de los tubos
*uego se determin( el eynolds para cada
una de las mediciones y en cada tuber)a"
encontrando !ue el fluido se encuentra enestado turbulento#
Tabla ( )eynolds de cada ensayo
7onociendo esto" calculamos el factor defricci(n por el diagrama de Foody y
posteriormente el termino de disipaci(n de
energ)a" para cada una de las mediciones
reali&adas" donde las variables longitud"
velocidad de flu'o para cada una de las
tuber)as se cambiaron#
Tu
bo ɛ/D f
e!i
"i#n
L
[m] $f
1&
5.90551,-05
0.0315 1
1.52
0.0491180
5.90551,-05
0.0315
0.61
0.019647204
5.90551,-05
0.0265 2
1.52
0.062952555
5.90551,-05
0.0265
0.61
0.025181022
3+4&
7.87402,-05
0.028 1
1.52
0.183984791
7.87402,-05
0.028
0.61
0.073593916
7.87402,-05
0.0248 2
1.52
0.248263487
7.87402,-05
0.0248
0.61
0.099305395
1+2&
0.00011811
0.0263 1
1.52
1.312308482
0.00011811
0.0263
0.61
0.524923393
0.000118
11
0.02
35 2
1.5
2
1.78642
72230.000118
110.02
350.6
10.71457
0889Tabla * Ter"ino de discipación de energ+a en
cada ensayo
6inalmente se calcul( la ca)da de presi(n
con la ecuaci(n de Bernoulli y se compar(
con la obtenida e/perimentalmente"
determinando el porcenta'e de error de las
mediciones#
P [Pa]
P%&'erimenta([
Pa])
%+481.3564
975 249.0848.2545
678192.5425 186.81 2.97731
!
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99 465616.9350397 560.43
9.15899342
246.7740159 217.95
11.6823547
1803.05095 747.24
58.5569116
721.22038 498.16
30.9281859
2432.982176 1369.94
43.6929701
973.1928702 747.24
23.2176866
12860.62312 5106.14
60.2963251
5144.249249 2366.26
54.00184
17506.98679
o se /uededee(ina
%L
7002.794714
o se /uededee(ina
%L
Tabla 1, Co"paración de presión teórica y
e-peri"ental
.e observ( !ue las mediciones reali&adas en
la tuber)a de menor di$metro" en un caudal
de flu'o alto" no se pudieron reali&ar debido a
!ue los instrumentos de medida no se
encontraban en la capacidad#
4. #onclusiones
.i el caudal" la atura y el di$metro de la
tuber)a permanecen constantes" la ca)da
de presi(n de debida a la fricci(n del
fluido en su paso a trave& de la tuber)a#
Al aumentar la longitud de una tuber)a" es
proporcional el aumento de la ca)da de la
presi(n" debido a !ue e/iste mayor $rea
de contacto del fluido con las paredes#
En cual!uier e/perimento donde se
tomen datos por apreciaci(n" la e/istencia
del error en los resultados es
considerable" debido a !ue no es posible
!ue el ser humano pueda darse cuenta
de la ocurrencia de un fen(meno" dos
veces con igual esactitud#
5. Biblio6ra7ía
Gsaremos el siguiente formato para la
bibliograf)a3
Para libro"
H1 Jengel" =#A#> 7imbala" K#F# Fec$nica de
fluidos3 6undamentos y aplicaciones#
FcLrawill" F%/ico" 200:# p# 7imbala" K#F# 6lu'o en
tuber)as# En3 Fec$nica de fluidos3
6undamentos y aplicaciones# FcLrawill"
F%/ico" 200:# pp# *i&canoLon&$le&"
;#A#> 7astellanos.uare&" *#K#> .$nche&
Gribe" K#E#> Larc)aMavas" -#6#> edra&a
Avella" K#A# Fane'o de s(lidos y l)!uidos
+8)tulo del art)culo," 7hem# Eng# K# +Mombre
#
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abreviado de la revista" ver por e'emplo en3
http3NNscieng#library#ubc#caNcodenN," 2 *i&canoLon&$le&"
;#A#> 7astellanos.uare&" *#K#> .$nche&
Gribe" K#E#> Larc)aMavas" -#6#> edra&a
Avella" K#A# +Mombre de los autores de la
p$gina si los hay, Fane'o de s(lidos y
l)!uidos
+Mombre o descripci(n de la p$gina," 201
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