jueves, 17 de noviembre de 2016
PRÁCTICA Nº4
PRÁCTICA Nº4: PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN ACCESORIOS
DESCRIPCION DEL TEMA:
A nivel industrial los fluidos son transportados a través de tuberías conectadas mediante accesorios con un fin especifico que depende de la necesidad de la empresa sin embargo estos fluidos a medida que fluyen por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, sufren de pérdidas de energía debido a la fricción que hay entre el líquido y la pared de la tubería; tales energías traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo que pueden ser medidas y controladas.
En estructuras largas, las pérdidas por fricción son muy importantes, por lo que ha sido objeto de investigaciones para llegar soluciones satisfactorias de fácil aplicación en las industrias actuales.
Para estudiar el problema de la resistencia al flujo resulta necesario volver a la clasificación inicial de los flujos laminar y turbulento, anteriormente empleado. Por lo cual deberemos utilizar la siguiente ecuación:
las perdidas por fricción pueden ser calculadas mediante una ecuación que relaciona tanto las condiciones del accesorio o tuberia empleados como las condiciones del fluido que se mueve a través de este.
Esta ecuación permite el calculo de la perdida por friccion en tuberias del fluido.
para determinar la pérdida por accesorios debemos tener en cuenta la siguiente informacion, en la podemos observar tanto la ecuación necesaria para su calculo como la determinación de valores con respecto al factor de fricción ocasionado por cada accesorio.
DESCRIPCION DE LA PRÁCTICA:
Las pérdidas de energía en fluidos por accesorios y tuberías fueron estudiadas por medio del siguiente equipo
El equipo debe ser estrictamente regulado mediante las válvulas correspondientes al accesorio que se desea estudiar esto con el fin de concentrar el flujo que ingresa al equipo directamente al accesorio de estudio.
Adicionalmente se debió calcular el caudal de que se mueve a través del equipo, esto mediante una tubería que permite la salida del fluido del equipo y por la cual es posible calcular el tiempo que se demora en llenar cierta cantidad de liquido en una cubeta.
DATOS:
tabla Nº1, toma de datos y calculo de hL experimental
En esta tabla podemos encontrar los datos registrados con respecto a las alturas medidas en el tubo en U del equipo, posteriormente su conversión hasta Kpa para luego ser utilizada en el calclulo del hL experimental es decir la perdida de energía por accesorios mediante la ecuación:
hLexp = P / peso especifico
tabla Nº2 y tabla Nº3, Datos teorico para el calculo del hL teórico en accesorios y tuberías respectivamente.
tabla Nº4, comparacion y porcentajes de error entre los hL calculados.
ANALISIS DE RESULTADOS.
Como se puede observar en la tabla Nº4 los valores obtenidos por ambos metodos pueden presentar grandes variaciones, esto puede ocurrir debido a que al realizar el calculo teorico no se tienen en cuenta las relaciones de presion proporcionadas por el equipo ademas de factores como la temperatura del fluido.
Es por esto que en su mayoria los hL teoricos llegan a obtener valores menores a los obtenidos por metodos experimentales.
Los porcentajes de error demasiado grandes son debidos a que en su mayoria pudo exisitir una mala lectura de los equipos de analisis, obtenido asi una lectura errada y una ampliacion en el margen de error de la perdida del fluido.
Las tuberias empleadas dentro del equipo permiten el facil analisis de la perdida de energia por friccion en el fluido, sin embargo observamos que el porcentaje de error para la tuberia de hierro 1/2" es bastante grande.
Tambien debemos tener en cuenta que el caudal empleado era constante durnate toda la practica, puesto que este no era alterado y el equipo lo proporciona.
Las peridias de energia por accesorios y por friccion presentan la cualidad de que las ocurridas por el uso de accesorios presentan valores aun mas grandes en comparacion a los presentados por las tuberias, esto se debe a que los accesorios presentan un contacto y casi que retencion directa del fluido en el caso de las valvulas o una desviacion abrutpta del movimiento del fluido en el caso del codo, las tuberias por el contrario presentan su perdida de energia debido a la rugosidad del material y el desgaste que estas mismas pueden tener, las imperfecciones y propiedades del mismo material son las encargadas de la aparicion de un hL que es menor en comparacion al de los accesorios y que esta estrechamente relacionado con el regimen del fluido (laminar, transitorio o turbulento).
CONCLUSIONES.
- las tuberias permiten el transporte del fluidos en un amplio rango de posibilidades, sin embargo presentan imperfecciones que impiden el movimiento fluido del mismo.
- la perdida de energia de un fluido debido a la presencia de accesorios depende directamente del acceosrio empleado y de las propiedades con las que el fluido se encuentra.
- los materiales empleados para la elaboracion de tuberias juegan un papel importante a la hora de decidir que tipo de fluido se desea transportar de un lugar a otro.
- los accesorios a pesar de ser herramientas que dan un control del sujeto sobre el fluido trabajado, presentan un obstaculo para el transporte de los fluidos ocasiondo perdidas de energia en su movimeinto.
- el transporte correcto de un fluido esta ligado al correcto diseño del recorrido de la tuberia y correcto uso de accesorios con el fin de gastar menos energia y reducir costos en diseño.
miércoles, 12 de octubre de 2016
PRACTICA N°3: PERDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS CON FLUJO LAMINAR
PRACTICA N°3: PERDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS CON FLUJO LAMINAR
DESCRIPCIÓN DEL TEMA:
Los sistemas de flujo de un fluido presentan ganancias de energías por bombas y pérdidas por fricción conforme el fluido que pasa por los ductos y tubos, pérdidas por cambios en el tamaño de la trayectoria de flujo y pérdidas de energía por las válvulas y accesorios. durante esta practica nos centraremos en el estudio de la perdida de energía del fluido debido a la fricción con las tuberías.
las perdidas por fricción se presentan debido al movimiento del fluido generando una fuerza de fricción que opone resistencia a dicho movimiento, convirtiendo parte de la energía del sistema en energía térmica que se disipa en las paredes de la tubería.
Las perdidas y ganancias de energía en un sistema se contabilizan en términos de energía por unidad de peso del fluido que circula por él.
DESCRIPCIÓN DE LA PRACTICA:
Durante la practica se realizaron las mediciones para la determinación de la caída de presión de un sistema que simula las perdidas de presión de un fluido que corre a través de un sistema.
el equipo empleado permite la medición de la caída de presión en mediante un manómetro de agua en términos de alturas y también permite la medición mediante un manómetro de aguja en términos de presiones.
la evaluación de la perdida de energía por fricción con tuberías se realizo con dos caudales diferentes, tomando así uno laminar y uno turbulento.
DATOS:
DATOS:
figura 1 y 2, manómetro de agua y manómetro de aguja.
Se establecen los datos constantes dentro de la practica que corresponde a los parámetros de trabajo del equipo empleado, de igual manera las propiedades de densidad viscosidad del fluido empleado, en nuestro caso agua.
Tabla N°2, propiedades estándar de la practica
Empleando las ecuaciones aprendidas en clase y formuladas en la guía de laboratorio podemos calcular las perdidas (hL) provocadas por la fricción de la tubería y el fluido en movimiento a diferentes caudales medidos.
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
los datos obtenidos en la tabla N°1, fueron medidos mediante los equipos de las figuras 1 y 2, los cuales proporcionaba datos acerca de la altura y la presión ejercida por un fluido en carácter laminar y turbulento respectivamente.
En la tabla numero 3 podemos observar los datos obtenidos de acuerdo al calculo empleado en la ecuación de perdida de carga, sin embargo podemos hacer la comparación entre los datos de perdida de carga por el método teórico y el método experimental.
Al observar estos dos valores podemos afirmar que en la mayoría de casos la perdida por fricción es mayor al ser calculada de manera teórica, este fenómeno ocurre debido a que la ecuación empleada no tiene encuentra ciertos factores que logra tener un papel con respecto al comportamiento del fluido dentro de la tubería, este comportamiento es común entre los dos primeros datos con criterio "laminar".
Sin embargo para los caudales turbulentos, podemos ver que el ultimo dato obtenido, la perdida de carga es mayor a nivel experimental que a nivel teórico, podemos atribuir este hecho debido a que al usar el diagrama de Moody, en la relación con el numero de reynolds existe una diferencia entre el factor de fricción utilizado para calcular la peridda hL. De este modo debemos tener en cuenta que a mayor velocidad mayor el numero de reynolds y por consiguiente menor sera el factor de fricción, este comportamiento se confirma en los datos obtenidos para los fluidos con criterio "turbulento".
CONCLUSIONES:
- Los fluidos presentan perdidas de carga debido a fuerzas de fricción provocadas entre las partículas del fluido y las paredes de las tuberias o recipientes que los contienen.
- Las fuerzas de fricción de un fluido con respecto a una tuberia dependen tanto de la viscosidad del fluido como de la rugosidad de la tuberia.
- Factores ambientales como la temperatura, pueden afectar propiedades del fluido que logran cambiar el fenómeno de perdida por friccion de los fluidos.
jueves, 22 de septiembre de 2016
PRACTICA Nº2: NUMERO DE REYNOLDS
PRACTICA Nº2: NUMERO DE REYNOLDS
DESCRIPCION DEL TEMA :
El número de reynolds es una relación de la fuerza de inercia sobre un elemento de fluido de la fuerza viscosa. esta relación es adimensional y fue expresada por Osborne Reynolds quien fue el primero en demostrar que es posible pronosticar el flujo laminar o turbulento si se conoce la magnitud de un número.
Los fluidos tienen números de Reynolds grandes debido a una velocidad elevada y/o una viscosidad baja, y tienden a ser turbulentos. Aquellos fluidos con viscosidad alta y/ que se muevan a velocidades bajas tendrán números de Reynolds bajos y tenderán a comportarse en forma laminar.
Para aplicaciones prácticas del flujo en tuberías, encontramos que si el número de Reynolds para el flujo es menor que 2300, este será laminar.• Si el número de Reynolds es mayor que 4000, el flujo será turbulento. En el rango de números de Reynolds entre 2300 y 4000 es imposible predecir que flujo existe; por tanto le denominaremos región de transición.
DESCRIPCION DE LA PRACTICA:
Durante la practica estudiamos el numero de reynolds y la relación que este puede tener con respecto a comportamiento de los fluidos.
El equipo utilizado permite el montaje de una corriente de fluido, en este caso agua, que corre de manera constante a través de una tubería hasta llenar un tanque que posteriormente entrará en contacto con azul de metileno.
una vez el tanque se llena el agua baja por otra tubería de vidrio como se observa en la fotografía, permitiendo observar el fluido en movimiento.
luego de mantener el flujo de manera constante, se toman los datos relacionados al caudal del fluido, por medio de la toma de un volumen en un tiempo determinado.
luego se dispone a abrir la válvula que libera gotas de azul de metileno dentro del agua, como podemos observar el liquido comienza a correr con la corriente del fluido.
el procedimiento se realiza de tal manera que se puedan observar los tre tipos de comportamiento: laminar, transitorio y turbulento, en cada una de estas mediciones se registran los volúmenes y tiempos transcurridos para determinar el caudal con el cual se obtiene dicho comportamiento.
DATOS OBTENIDOS:
CONCLUSIONES:
DATOS OBTENIDOS:
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
En la tabla de resultados podemos observar que incluso al cambiar el caudal utilizado en la practica, los flujos se comportaron de acuerdo con el calculo y la ecuación utilizada de manera laminar; Debemos tener cuento que tanto como la ecuación como el equipo no presentan parámetros para la medicion ni calculo de las perdidas que posiblemente pueden presentarse.
Este tipo de hechos son la razón por la cual el proceso, incluso aun observando las fotografías y analizando su naturaleza cualitativamente, el fluido se comporta de manera laminar.
Se debe tener en cuenta para proximas practicas variables como la temperatura del fluido y el correcto funcionamiento del equipo si presenta alguna falla.
En las dos graficas podemos observar una comparacion en el comportamiento del fluido, en la primera grafica podemos observar la relacion entre el numero de reynolds y el tiempo transcurrido, en la grafica siguiente observamos una relacion entre el caudal y el tiempo, al observarlas podemos concluir que tanto la cantidad de volumen de fluido movido a traves del equipo como su regimen se comportan de manera exponencial.
El numero de Reynolds es un numero adimensional que permite clasificar el comportamiento de un fuido en relación con su velocidad y viscosidad.
El caudal teoricamente, es uno de los factores mas importantes en la determinacion del numero de reynolds.
La velocidad y la viscosidad de los fluidos son propiedades que rigen el comportamiento del fluido de acuerdo a las condiciones en las que se ve afectado
La viscosidad es la fuerza de atracción entre moléculas de un fluido que se oponen a la deformación
PRACTICA Nº1: TEOREMA DE BERNOULLI
DESCRIPCION DEL TEMA:
- Describe el comportamiento de un flujo laminar moviéndose a lo largo de una corriente de agua.
- Expresa que en un fluido ideal, es decir que no posee viscosidad ni rozamiento, es capaz de mantener de manera constante su energía mientras esté circula mediante un conducto cerrado a la largo de un recorrido.
- El teorema de bernoulli relaciona los efectos de la presión, la velocidad y la gravedad, mostrando así que cuando la velocidad aumentar la presión disminuye en la siguiente relación:
DESCRIPCION DE LA PRÁCTICA:
Durante la práctica podemos observar el fenómeno de la hidrodinámica mediante el movimiento de un fluido, agua en este caso, a través de una tubería que es impulsado por una bomba.
La tubería por la cual pasa el fluido tiene una particularidad, esta tiene una variación a lo largo del trayecto, cambiando su sección transversal, reduciéndose y nuevamente ampliándose, como se muestra en la imagen a continuación; durante el procedimiento se realizaron las medidas de las presiones de cada uno de los puntos señalados en la imagen a continuación a lo largo de la tubería.
El punto 3 se conoce como garganta o tobera, allí teóricamente la presión dinámica aumenta, cae la presión estática y su velocidad debe aumentar.
En el centro de la tubería encontramos un tubo pitot, el flujo entra dentro de el llenando el medido de la presión estática, donde allí podremos observar la relación con respecto a la presión dinámica. en cada uno de los puntos al interior del tubo venturi.
Con la ayuda de este medidor, podemos registrar la presión
estática que presenta cada punto señalado dentro de la tubería con respecto al caudal proporcionado, finalmente el procedimiento se repite proporcionando un nuevo caudal que es medido y calculado en la relación volumen tiempo.
DATOS OBTENIDOS:
Gráfica Nº1, relación presión vs velocidad con el caudal 1
Gráfica Nº2, relación de presión vs velocidad con el caudal 2
Gráfica Nº3, comparación de las presiones con respecto a los dos caudales utilizados
ANÁLISIS DE DATOS:
Durante la practica podemos observar el comportamiento del fluido en movimiento, este fluido ingresa por un extremo de un tubo venturi el cual esta adaptado de tal manera que permite la medición de la presión en cada uno de sus puntos mediante un tubo pitot en su interior. observando la tabla 1 podemos observar el registro de los datos de la altura/presión (en milímetros de columna agua) medidos a un caudal propuesto, el caudal fue calculo mediante la relación, Q=Volumen/ tiempo.
en la gráfica 1 podemos observar la relación que presentan las presiones dinamica y estatica, como podemos observar siempre existirá que una es mayor en todos los valores en comparación a la otra, pero debemos resaltar que el comportamiento es inversamente proporcional, en los puntos en los cuales la presion dinamica aumenta, la presión estática disminuye, cumpliendo asi con el teorema de bernoulli y demostrando que la energia no se pierde si no que se transforma en medio de otra presion debido a el diámetro del tubo; también debemos resaltar que el valor maximo para la velocidad es en el punto 3, esto debido a que se encuentra en la tobera del tubo venturi, es decir la seccion con menor diametro posible.
Posteriormente se cambia el caudal evaluado, este se recalcula y repetimos las mediciones de las presiones en cada punto; los datos obtenidos están consignados en la Tabla Nº2, de la misma manera podemos observar el mismo comportamiento descrito anteriormente con respecto a las presiones dinamica y estatica.
En la grafica Nº3 podemos observar una comparación entre las dos graficas anteriores, alli podemos observar clarametne que el caudal juega un papel importante con respecto a la presion ejercida de manera dinamica y estatica en el fluido, alli podemos encontrar que las presiones tanto estáticas como dinamicos, son mayores en el ejercicio realizado con un mayor caudal, es decir que el caudal proporciona un aumento directamente proporcional a la presión y la velocidad ejercida en el fluido en movimiento.
CONCLUSIONES:
- La relación de volumen con respecto a tiempo, juega un papel importante con respecto a la velocidad a la que se mueve un fluido.
- En un tubo venturi, el fluido experimenta un cambio de presion y velocidad a medida que cambia el diametro de la tuberia.
- Las presiones dinamica y estatica de un fluido se comportan de manera inversa en diferentes puntos de una tuberia.
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