Informe Bateria de Perdida Manejo

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

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23231 Manejo de Sólidos y Líquidos2013-I

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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