INFORME: PERDIDAS POR FRICCIÓN Y ACCESORIOS OBTENIDOS POR UN BANCO HIDRAULICO (Como calcular las perdidas por fricción y accesorios)

Este articulo fue hecho por Karina Perdomo, Jairo Triviño, Jose Contreras, Alexander Polo y yo Jair Beltran



ARTICULO CIENTIFICO. LABORATORIO MECANICA DE FLUIDOS: PERDIDAS POR FRICCION Y POR ACCESORIOS


RESUMEN
Las tuberías usadas para transportar fluidos tienen rugosidad en su interior que hacen que dismuya la energía con la que va el fluido, está es llamada perdidas por fricción, en cambio la disminución de energía que es causada por accesorios en la tubería es llamada perdidas por accesorios, estos pueden ser válvulas, codos, entre otros. Este articulo contiene el cálculo de estas pérdidas basado en la ecuación de energía de Bernoulli, los datos fueron tomados de un banco hidráulico, este arrojaba los valores de presiones en dos punto y el caudal que transportaba, para obtener los datos se procedía de la siguiente manera: se medía la altura de la columna de agua en el tanque de almacenamiento, este tenía una canastilla que podía estar abierta o cerrada, se obtenían presiones en dos puntos a través de los piezómetros y se calculaba el caudal a partir de la altura de agua en el tanque de almacenamiento. Los cálculos obtenidos resultaron alejados de la teoría por la mala medición hecha, sin embargo se puede concluir que las pérdidas por fricción es directamente proporcional a la velocidad del fluido, las perdidas por accesorios es directamente proporcional a la carga de velocidad y el número de Reynolds es inversamente proporcional al factor de fricción.


OBJETIVOS
General:
Analizar y comparar los resultados obtenidos en las pérdidas por fricción y en las perdidas por accesorios calculados en la práctica y según la teoría.
Específico:
 Determinar experimentalmente como trabaja el fluido en la parte práctica.
 Calcular las perdidas por fricción y accesorio con la ecuación de energía de Bernoulli.
 Analizar como la velocidad influye en las perdidas por fricción.
 Analizar cómo influye la carga de velocidad por las pérdidas por accesorios
 Analizar cómo influye el número de Reynolds con el factor de fricción


MARCO TEORICO
Dentro del estudio de los sistemas de fluidos se deben tener en cuenta ciertos parámetros que se mencionaran a continuación, el fin de construir y planificar uno de estos sistemas es para reducir costos y posibles daños por malos cálculos en el diseño del sistema.
Fluidos: se le denomina a un tipo de medio continuo en el cual sus moleculas se encuentran con una energía débil, caracterizando por tomar la forma de cualquier recipiente.
Viscosidad: es la resistencia de un fluido al corte, también podemos decir que equivale a la fricción entre dos solidos.
Conservación de la energía: en el análisis de un problema de una tubería se debe tener en cuenta toda la energía dentro del sistema, pues se sabe que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Este lo conocemos con la ley de conservación de la energía.
Ecuación de Bernoulli: es una forma de la energía que posee un fluido por unidad de peso del fluido que se mueve en el sistema y se representa por:
p1/Vesp+z1+v1^2/2g=p2/Vesp+z2+v2^2/2g
Donde;
p/Vesp Es la carga de presión.
z Es la carga de elevacion.
v^2/2g Es la carga de velocidad
La suma de estos tres términos le denominamos carga total.


Ecuación general de Bernoulli: en fluidos en movimiento se presenta pérdidas por fricción y parte de esta energia del sistema se convierte en energia térmica y otras pérdidas generadas por elementos que controlan la dirección o el flujo volumétrico además de otros accesorios que generan turbulencia. Las pérdidas y ganancias de energia en un sistema se contabilizan en términos de energia por unidad de peso del fluido que circula por el estas pérdidas se representan por las siguientes ecuaciones:
hf Perdidas pro friccion.
hacc Perdidas por accesorio.
Para computar las perdidas débenos calcular el número de Reinold (NR) el cual nos unos parámetros, los cuales nos indican el tipo de flujo que vamos a trabajar.
 Si NR < 2000 el flujo es laminar en el cual las partículas se comparten de forma regular.
 Entre 2000 a 4000 transitorio o zona de critica
 Si NR > 4000 el flujo es turbulento: sus partículas se comportan de manera erratica.
Luego de saber cómo se comporta el fluido debemos calcular el coeficiente de fricción el cual se calcula de acuerdo a tipo d flujo:
 Laminar f=64/Re
 Turbulento ⁄ f=0.25/(log(1/(3.7*(D/E)))+5.74/NR)^2
Luego calcularemos el tipo de perdida que sus ecuaciones son:
Perdida por fricción
hf=f*L*v^2/(D*2*g)
Perdidas por accesorios
hacc=k*v^2/(2*g)


MATERIALES Y METODOLOGIA
MATERIALES
1. Para este laboratorio utilizamos un banco hidráulico con referencia H89.8DSU.
LAS PARTES DEL BANCO HIDRAULICO SON:
a) Tanque de almacenamiento
b) Tubería de succión
c) Bomba centrifuga
d) Tubería de descarga
e) Banco hidráulico
f) Piezómetros.
2. Tubo de vidrio con longitud de 0.45 metros (diámetros de 10 mm y 14 mm) y una rugosidad de 0.0015 mm
3. Accesorios de expansión y contracción ( 10 mm de diámetro y de 14 mm de diámetro)


PROCEDIEMTO
PRACTICA No.1
PERDIDA DE ENERGÍA POR FRICCIÓN CON CANASTILLA CERRADA Y CANASTILLA ABIERTA
1) Ponemos en funcionamiento el banco hidráulico.
2) Abrimos la válvula para que el cilindro realizara el llenado.
3) Después regulamos la presión de agua durante el llenado para tener una medición de altura en el cilindro (la altura está en centímetro).

4) Las presiones leídas eran de entrada y salida, con los piezómetros.
5) Para realizar todas estas mediciones cada persona estaba pendiente de una medición que eran la altura del cilindro de llenado, las presiones de entrada y salida y la medición del caudal.
6) Se realizan las lecturas en los piezómetros del diámetro inicial y el final, de igual modo en el tanque de la parte inferior para poder referenciar en el diagrama que determina el caudal.
7) Para esto la altura que se mide en el cilindro que está en centímetros la ubicamos en la tabla de medición de caudal, la altura la tenemos que pasar a milímetros, después hacemos el corte en la curva de calibración y así encontramos el caudal en l/min.
8) Por último los datos se medidos se recolectan en tablas.


PRACTICA No.2
PERDIDA DE ENERGÍA POR ACCESORIOS EN CONTRACCIÓN Y EXPANSIÓN CON CANASTILLA ABIERTA
1) Abrimos la válvula para que el cilindro realizara el llenado.
2) Como la práctica es por perdidas de accesorios colocamos un accesorio de reducción y luego uno de expansión.
3) Después regulamos la presión de agua durante el llenado para tener una medición de altura en el cilindro (la altura está en centímetro).
4) Para esta práctica se utilizó un caudal bajo, para realizar esta acción abrimos la válvula de descargar.
5) Las presiones leídas eran de entrada y salida, estas se leen en la tabla de piezómetros.
6) Para realizar todas estas mediciones cada persona estaba pendiente de una medición que eran la altura del cilindro de llenado, las presiones de entrada y salida y la medición del caudal.
7) Se realizan las lecturas en los piezómetros del diámetro inicial y el final, de igual modo en el tanque de la parte inferior para poder referenciar en el diagrama que determina el caudal.
8) Para esto la altura que se mide en el cilindro que está en centímetros la ubicamos en la tabla de medición de caudal, la altura la tenemos que pasar a milímetros, después hacemos el corte en la curva de calibración y así encontramos el caudal en Litros/minutos.
9) Por último los datos medidos se recolectan en tablas.

CONCLUSIÓNES

Hemos podido demostrar que al calcular las pérdidas por fricción, los accesorios, la velocidad y el caudal en forma teórica tanto como en las ecuaciones prácticas los resultados llegan hacer más precisos en los cálculos teóricos. Además la confiablidad de obtener un trabajo más preciso y eficaz

Podemos concluir que las practicas nos dieron a conocer grandes factores con las cuales el fluido puede ser transportado y calculado de muchas maneras, por su velocidad y presión que dependen ya de los accesorios , bombas en fin..ya sea de mayor viscosidad o menor viscosidad, el agua trabaja y tiene una gran facilidad de movimiento.

Los cálculos obtenidos resultaron alejados de la teoría por la mala medición hecha, sin embargo se puede concluir que las pérdidas por fricción es directamente proporcional a la velocidad del fluido porque entre más velocidad tenga el fluido mayor va hacer las pérdidas de energía, las perdidas por accesorios es directamente proporcional a la carga de velocidad y el número de Reynolds es inversamente proporcional al factor de fricción.

BIBLIOGRAFÍA

 Mecánica de fluidos 6ta edición Robert mott