PERDIDAS POR FRICCION DE FLUJO
EN TUBERIAS, VALVULAS Y ACCESORIOS
INTRODUCCION
A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo,
ocurren perdidas de energía debido a la fricción; tales energías traen como
resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo.
Hay tipos de pérdidas que son muy pequeñas en comparación, y por consiguiente
se hace referencia de ellas como pérdidas menores, las cuales ocurren cuando
hay un cambio en la sección cruzada de la trayectoria de flujo o en la
dirección de flujo, o cuando la trayectoria de flujo se encuentra obstruida
como sucede en una válvula o la fricción interna en el fluido debido a la
viscosidad,
La fricción en el fluído en movimiento es un componente importante de la
pérdida de energiá en un conducto. Es proporcional a la energía cinética del flujo y a la relación
longitud/diámetro del
conducto.
En la mayor parte de los sistemas de flujo, la pérdida de
energía primaria se debe a la fricción de conducto.
Las variables influyentes que intervienen en el proceso son
ï„p = caída de presión
V = velocidad media de flujo
ï² = Densidad del fluido
ï = Viscosidad del fluido
D= diámetro interno del conducto
L = longitud del tramo considerado
Rugosidad de la tubería
Hay varios tipos de válvulas y cada una presenta un valor diferente dependiendo
su forma y para lo que se vallaaplicar.
VALVULAS
Válvulas de flujo. Cuando deseamos variar la velocidad de un actuador, cilindro, etc., recurriremos siempre a las
válvulas de flujo.
A lo largo de esta investigación se presentaran distintas válvulas de este último tipo, las válvulas de flujo.
.Estranguladoras: Su misión principal es impedir que circule el líquido, de
manera que el órgano de cierre ocupa toda la sección de conducción. También se pueden utilizar para regular de forma aproximada el
flujo de fluidos. Cuando está abierta el fluido no experimenta ni pérdida de presión ni cambio de velocidad. Los tipos más
importantes son
De compuerta: el órgano de cierre se mueve verticalmente gracias a un eje y un
volante. Son las más adecuadas para cerrar completamente una conducción
De retención: sólo permiten el paso del fluido en un solo sentido, ya
que cuando éste intenta retroceder se cierran. Pueden ser de bola, de elevación
o de bisagra
De bola y troncocónicas: el órgano de cierre es una bola o un
tronco de cono con una perforación de igual de sección que la conducción. El
movimiento completo es un cuarto de vuelta, de donde
se pasa de una circulación libre sin impedimentos a un cierre total. Estas
válvulas no se pueden utilizar a temperaturas elevadas
De mariposa: el órgano de cierre es un disco de igual
sección que la conducción que gira alrededor de su diámetro (horizontal o
vertical) accionado por un eje que sale al exterior
Reguladoras. No dependen de la presión, sino del caudal.
Tanto en las válvulas estranguladoras como en las válvulas reguladoras,
se pueden fabricar de tal modo que la viscosidaddel fluido sea determinante o
no.
De asiento y de aguja: son las típicas válvulas de regulación de caudal.
De diafragma: una membrana flexible es accionada exteriormente por un eje móvil hasta contactar con un saliente de la pared
interna de la conducción, momento en el que se cierra la tubería.
Existen accesorios que hacen que el fluido a través de la
conducción cambie de dirección, sufra estrechamientos, ensanchamientos,
ramificaciones, etc. Estos accesorios son de diversas clases y coinciden
con los diámetros nominales de los tubos. Los tipos de accesorios más
importantes son
- Ramificaciones: Tes y crucetas. Se utilizan para separar
una corriente en varias o juntarlas.
- Codos: Se utilizan para el cambio de dirección de corrientes. Se
fabrican con radios de giro pequeño, medio o grande.
OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERALES
Determinar con el equipo de banco de hidrodinámica y accesorios, la caída de
presión para distintos accesorios y válvulas de diferentes tamaños y materiales
de construcción comparar con el calculado a partir de la ecuación de Bernoulli.
Discusión
En este apartado se observó experimentalmente que la relación flujo
volumétrico-diámetro de la tubería es directamente proporcional, lo cual
concuerda con la teoría ya que la bomba a lo largo del experimento estuvo al
90% sin en cambio al momento de ir disminuyendo el diámetro de la tubería de
1in, ¾ in, ½ in y 3/8 in, el flujovolumétrico fue disminuyendo, esto se debe a
que la tubería al ser más angosta permite el paso a menor cantidad de agua.
Sin en cambio se observó que la velocidad aumenta cuando el área interna de la
tubería disminuye esto se explica con esta formula la cual nos muestra la
relación inversamente proporcional que existe entre la velocidad y el área
Ahora con los datos obtenidos anteriormente se procede a calcular los números
de Reynolds, esto se hace para saber en qué tipo de flujo se está trabajando y
tomando en cuenta que si el número de Reynolds es mayor a 4,000 se considera ya
un flujo turbulento, nuestros valores están muy por arriba de este valor de
referencia ya que oscilan desde los 20,000 hasta los 34,000 se dice que el
flujo que hay dentro de todas las tuberías es turbulento. Ahora con el factor
de fricción de Fanny el cuan es un valor empírico que nos ayuda a calcular las
pérdidas por fricción que se generan por el flujo turbulento, estos valores
están alrededor de 0.006 y esto debe a que todas las tuberías son de pvc,
Ahora los cambios de presión se observa que van aumentando cuando se va disminuyendo
el diámetro de la tubería, esto se debe en parte a que hay mayor velocidad y
por ende más presión en la tubería
Con respecto al valor de L/D se esperarían valores crecientes con forme el
diametro va bajando, a excepción de la tubería de ¾ in si se observan esta
tendencia, sin embargo los valores obtenidos experimentalmente no son los
esperados esto puede ser por que el factor de Fanny es algo subjetivo al ojo
del analista y es un factor importante en la ecuación aquí mencionada
