1. INTRODUCCIÓN TEÓRICA.

El flujo de un líquido en una tubería viene acompañado de una perdida de energía, que suele expresarse en términos de energía por unidad de peso de fluido circulante (dimensiones de longitud), denominada habitualmente pérdida de carga.En el caso de tuberías horizontales, la pérdida de carga se manifiesta como una disminución de presión en el sentido del flujo.La pérdida de carga está relacionada con otras variables según sea el tipo de flujo, laminar oturbulento. Además de las pérdidas de carga lineales (a lo largo de los conductos), también se producen pérdidas de carga singulares en puntos concretos como codos, ramificaciones, válvulas. etc.

1.1. Perdidas lineales.Las pérdidas lineales son debidas a las tensiones cortantes de origen viscoso que aparecen entre el fluido y las paredes de la tubería. Considerando flujo estacionarlo en un tramo de tubería de sección constante (Figura 1). Las pérdidas de carga se pueden obtener por un balance de fuerzas en la direccón del flujo:

Fuerzas de presión + Fuerzas de gravedad + Fuerzas viscosas = 0

Las características de los esfuerzos cortantes son muy distintas en función de que el flujo sea laminar o turbulento. En el caso de flujo laminar, las diferentes capas del fluido discurren ordenadamente, siempre en dirección paralela al eje de la tubería y sin mezclarse, siendo el factor dominante en el intercambio de cantidad de movimiento (esfuerzos cortantes) la viscosidad. En flujo turbulento, en cambio, existe una continua fluctuación tridimensional en lavelocidad de las partículas (también en otras magnitudes inteuslvas. como la preslón o la temperatura). que sesupspone a las components de la velocldad. Este es el fenómeno de la turbulencla. que orlglna un fuerte lntercamblode cantldad de movlmlmto entre las dlstlntas capas del fluldo. lo que da unas característlcas especlals a este tlpo de

flujo.El tlpo de flujo. lamlnar o turbulento. depende del valor de la relaclón entre las fuerzas de lnercla y las fuerzasviscosas. es declr del número de Reynolds lle. cuya expreslón se muestra a contlnuaclón de forma general ypartlcularlzado para tuberías de secclón transversal clrcular:2

Objetivos:

Analizar calcular la magnitud de las pérdidas en tuberías y accesorios por efecto de la viscosidad de un fluido y su fricción con las paredes rugosas del conducto. Se determinará el coeficiente de pérdidas en una tubería con la ecuación de Darcy-Weisbach que es la general para explicar la pérdida de energía durante el movimiento de líquidos. Con ello se podrá determinar la rugosidad de la tubería mediante el diagrama de Moody. También se analizarán las pérdidas en un codo de 90º, que representará a los accesorios, para compararlas con la tubería.

Conclusiones:

Las pérdidas por fricción debido a la rugosidad de las paredes de una tubería en contacto con el fluido definitivamente deben tomarse en cuenta en el diseño de una instalación de tuberías. Estas pérdidas además pueden ser cuantiosas debido a la oxidación interna o al depósito de

sustancias dentro de los conductos, por lo que se deben prever en el planeamiento inicial aumentando el diámetro de las tuberías o planteando una estrategia para limpiarlas por periodos. De esta forma se evitarán caídas de presión no deseadas.

Debido al análisis en el codo del circuito, se puede advertir que la pérdida en accesorios es considerable y depende primordialmente de la geometría de los mismos a pesar de que estos no ocupen gran espacio. Al diseñar instalaciones se debe restringir su uso a lo necesario. En este estudio, en promedio un codo pierde por fricción el equivalente a lo que perderían 90 cm de tubería.

Para encontrar el coeficiente de pérdidas real de una tubería o de un accesorio es muy importante el caudal. Con distintos caudales varía el coeficiente de pérdidas. Sin embargo, para velocidades normales (del orden de 2 a 3 m/s) es práctico hablar de un solo coeficiente de pérdida en tuberías y un solo coeficiente para cada tipo de accesorio.

En este laboratorio se puede afirmar, analizando los datos en el diagrama de Moody, que el flujo de agua estudiado en la tubería se encuentra en la zona de transición turbulenta Sin embargo, con caudales altos, se trabaja en la zona meramente turbulenta donde la rugosidad de las tuberías puede considerase constante.