CORPORACIÓN UNIVERSITARIA UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES
PERDIDAS POR FRICCIÓN Dariela Acosta Zambrano, Gisella Cervantes Sanchez Profesor Carlos Borelly.. 05-10-2011 Laboratorio de Hidráulica, Corporación Universitaria de la Costa, Barranquilla
RESUMEN
mercury in the assembly) and to establish this way a relation between these.
En un flujo incompresible permanente a través de un tubo, se presentan pérdidas que se expresan por medio de la caída de la línea de cargas piezométricas.
Key words. Loss of load, flow, friction.
En este laboratorio, se busco determinar teóricamente las pérdidas de cargas por fricción en una tubería, para esto se trabajo con un montaje que contenía un tubo con dimensiones conocidas, midiendo en este, el volumen recogido en un lapso de tiempo determinado, para hallar así, posteriormente, el caudal y la velocidad.
El flujo de un líquido en una tubería viene acompañado de una pérdida de energía, que suele expresarse en términos de energía por unidad de peso de fluido circulante (dimensiones de longitud), denominada habitualmente pérdida de carga.
1. INTRODUCCIÓN.
El objetivo de esta experiencia es determinar la pérdida de fricción teóricamente en una tubería con dimensiones dadas, para luego hacer una comparación con las pérdidas de fricción reales de la misma.
Al final, el valor obtenido como perdida de carga teórica se compararía con la real (dada por el manómetro de mercurio presente en el montaje) y establecer así una relación entre estas.
2. MARCO TEÓRICO.
Palabras Claves. Perdida de carga, caudal, fricción.
A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren pérdidas de energía debido a la fricción que hay entre el liquido y la pared de la tubería; tales energías traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo.
ABSTRAC In an uncompressible permanent flow across a pipe, they present losses that express by means of the fall of the line of piezometreical loads.
En estructuras largas, las pérdidas por fricción son muy importantes, por lo que ha sido objeto de investigaciones teóricoexperimentales para llegar a soluciones satisfactorias de fácil aplicación.
In this laboratory, one seek to determine theoretically the losses of loads for friction in a pipeline, for this I work with an assembly that was containing a pipe with known dimensions, measuring in this one, the volume gathered in a space of certain time, to find this way, later, the flow and the speed.
Para estudiar el problema de la resistencia al flujo resulta necesario volver a la clasificación inicial de los flujos laminar y turbulento.
Ultimately, the value obtained as loss of theoretical load would be compared by the royal one (given by the gauge of present
En el caso de un conducto cilíndrico a presión, el número de Reynolds se define así:
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Durante el desarrollo de la experiencia se tomaron datos como el volumen que salía de la manguera final a un tiempo determinado, utilizando una probeta y un cronómetro.
Donde V es la velocidad media, D es el diámetro y ν la viscosidad cinemática del fluido.
Igualmente, el montaje contenía un manómetro de mercurio, este media la presión en dos puntos específicos del tubo, la diferencia de estos dos valores nos daría la perdida por fricción real.
Para determinar si el flujo es turbulento o laminar se utiliza el número de Reynolds de la siguiente forma: Re < 2000…………………. El flujo es laminar Re > 40000……………… El flujo es turbulento
4. CÁLCULO Y ANALISIS DE RESULTADOS.
Unas de las fórmulas más usadas para determinar la pérdida de carga por fricción es la de Darcy,
Pérdidas por fricción (Valor Real)(mmHg)
Volumen Tiempo (ml) (seg)
Donde, f, es el coeficiente de fricción L, es la longitud de la tubería D , es el dímetro de la tubería V, es la velocidad del fluido g, es la gravedad Para determinar el coeficiente de fricción en un fluido laminar se puede usar la siguiente formula,
Grupo 1
300
22,68
52
Grupo 2
700
44,48
89
Grupo 3
620
34,02
102
Grupo 4
300
22,93
145
Tabla 1. Datos obtenidos en el laboratorio por grupo.
En el caso de los fluidos turbulentos el coeficiente de fricción se determina con el diagrama de Moody, utilizando la rugosidad y el número de Reynolds, pero en este caso el coeficiente de rugosidad también se puede determinar (solo para tubos lisos), con la formula expuesta por Blasious,
Longitud (m)
Diámetro (m)
0,50
0.003
Tabla 2. Dimensiones del Tubo.
Para hallar la pérdida por fricción teórica, usamos la siguiente fórmula:
3. PROCEDIMIENTO.
Así, para el grupo 1 las pérdidas por fricción serán:
Para realizar la experiencia se utilizó un montaje que contenía una tubería de aluminio con dimensiones conocidas, a este montaje se le introducía agua por medio de una manguera, la cual pasaba por el tubo y se vertía a un recipiente.
Grupo 1. V = 300 ml ; t = 22,68 seg Datos tomados en el laboratorio
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En la formula de perdidas por fricción se necesita la velocidad, para hallar esta primero se determina el caudal.
Reemplazando todos los valores en la formula de pérdidas por fricción se obtiene,
( ) ( )
Se busca la velocidad,
De acuerdo a las dimensiones de la tubería dadas en el laboratorio,
Para este grupo la pérdida por fricción real fue de 52 mmHg = 0.71 mH2O, para el cálculo del error hacemos,
Entonces,
Grupo 2.
Para determinar el valor del coeficiente de fricción se toma la viscosidad cinemática ( ) -6 2 igual a 1,007 x 10 m /seg a una temperatura de 20 °C, y se reemplaza en la fórmula del número de Reynolds:
) ( ) ( , es decir que el flujo es turbulento,
Para este grupo la pérdida por fricción real fue de 89 mmHg = 1.21 mH2O, el error será,
teniendo en cuenta que el tubo es liso, se puede usar la formula de Blasius para determinar el coeficiente de fricción,
3
Grupo 3.
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2.5 2
Para este grupo la pérdida por fricción real fue de 102 mmHg = 1.3867 mH2O, el error será,
1 Pérdida por fricción (Teórica)
0.5
Pérdida por fricción (Real)
1.5
0 Grupo Grupo Grupo Grupo 1 2 3 4
Comparación de las pérdidas por fricción.
Grupo 4.
5. CONCLUSIÓN. Se puede concluir que los objetivos de la experiencia se cumplieron, pues se pudo hallar las pérdidas por fricción teórica y real, haciendo así una comparación de las mismas. Sin embargo, se presenta un error en todos los grupos, lo cual podría ser por los errores sistemáticos cometidos en el laboratorio por las deficiencias del montaje, sin desechar los posibles errores cometidos al momento de hacer las mediciones.
Para este grupo la pérdida por fricción real fue de 145 mmHg = 1.9713 mH2O, el error será,
Pérdida por fricción (Real)
Pérdida por fricción (Teórica)
Error
Grupo 1
1,067
0,71
50%
Grupo 2
1,48
1,21
22%
Grupo 3
1,85
1,3867
33%
Grupo 4
1,047
1,9713
-46%
6. BIBLIOGRAFÍA. 1. http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/artic uloses/flujoentuberias/fricci%C3%B3n/fr icci%C3%B3n.htm (Consulta: 4-10-11, 5:55 pm)
Tabla 3. Pérdida por fricción real y teórica y el error cometido por grupo.
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