Profesora:

Marianela Fernández

LABORATORIO DE OPERACIONES

UNITARIAS I

UNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BÁSICA

PÉRDIDAS DE CARGA POR FRICCIÓN

Objetivo General

Determinar las pérdidas de carga por

fricción en tuberías y accesorios para el

transporte de un fluido en fase líquida.

Determinar las pérdidas de carga por

fricción experimentales y teóricas de las

tuberías, válvulas y accesorios utilizados.

Comparar las pérdidas de carga por

fricción obtenidas experimentalmente

con las teóricas.

Objetivos Específicos

Caída de Presión

Un interés considerable en el análisis de flujo de

tuberías es el que causa la caída de presión, porque está

directamente relacionado con la potencia necesaria para

que una bomba mantenga el flujo.

Una caída de presión ocasionada por efectos viscosos

representa una perdida irreversible de presión.

2

2

prom

L

v

D

LfP

FricciónEs la fuerza de rozamiento que se opone al

movimiento. Se genera debido a las

imperfecciones, especialmente microscópicas,

entre las superficies en contacto. Se relaciona

con la caída de presión y las pérdidas de carga

durante el flujo.

Puede ocurrir debido a la forma o a la superficie

y es función de las propiedades del fluido:

viscosidad, la velocidad de circulación, diámetro

de la tubería y la rugosidad.

Pérdidas de Carga por Fricción

En el análisis de los sistemas de tuberías, las

pérdidas de presión comúnmente se expresan en

términos de la altura de la columna de fluido

equivalente llamada pérdida de carga.

Representa la altura adicional que el fluido

necesita para elevarse por medio de una bomba

con la finalidad de superar las pérdidas por

fricción en la tubería.

g

v

D

Lf

g

Ph

promLL

2

2

Pérdidas de Carga por Fricción

La pérdida de carga en una tubería es la

pérdida de energía dinámica del fluido debida a

la fricción de las partículas del fluido entre sí y

contra las paredes de la tubería que las

contiene.

La pérdida de carga se produce por la

viscosidad y se relaciona directamente con el

esfuerzo de corte de la pared del tubo.

Pérdidas de Carga por Fricción

Las perdidas de carga pueden ser continuas, a lo

largo de conductos regulares, o localizadas, debido

a circunstancias particulares, como un

estrechamiento, un cambio de dirección, la

presencia de una válvula, etc. Estas dependen de:

El estado de la tubería: tiempo en servicio,presencia de incrustaciones, corrosión, etc.

El material de la tubería Velocidad del fluido Longitud de la tubería Diámetro de la tubería

Pérdidas Menores (Accesorios)

El fluido en un sistema de tubería típico pasa a

través de varias uniones, válvulas, flexiones,

codos, ramificaciones T, entradas, salidas,

ensanchamientos y contracciones, además de

los tubos. Dichos componentes (accesorios)

interrumpen el flujo continuo del fluido y

provocan pérdidas adicionales debido al

fenómenos de separación y mezcla del flujo.

Pérdidas Menores (Accesorios)

En un sistema típico, con tubos largos, estas

pérdidas son menores en comparación con las

pérdidas de carga por fricción en los tubos y se

llaman pérdidas menores.

Las pérdidas menores se expresan en términos

del coeficiente de pérdida k o también llamado

coeficiente de resistencia.

g

vfLeq

g

Ph

promLL

2

2

g

vKh

prom

L2

2

Pérdida adicional por

Fricción para Flujo

Turbulento a través de

Accesorios y Válvulas

Factor de Fricción

Factor de Fricción de Fanning (f)

Es una función del Número de Reynolds

(NRe) y la Rugosidad de la superficie interna

de la tubería. Esta función expresa la

relación entre la pérdida de cantidad de

movimiento y la carga de energía cinética. f=

f(Re,ε).

Factor de Fricción f(Re,ε)

Flujo Laminar

Es un patrón bien ordenado donde se supone que las capasde fluido se deslizan una sobre otra. NRe < 2000Flujo Turbulento

Este patrón se presenta si el número de Reynolds delsistema excede el valor crítico se generan fluctuacionesirregulares (turbulencias) en el flujo a lo largo de la longitudde la tubería.

NRe > 4000

Factor de Fricción

La influencia de ambos parámetros sobre f es

cuantitativamente distinta según las

características de la corriente.

Régimen laminar

Régimen de transición y turbulento

Re

64f

3/16

Re

102000010055.0

D

ef

Diagrama de Moody

Rugosidad Absoluta y Relativa

Rugosidad absoluta: es el conjunto de

irregularidades de diferentes formas y tamaños que

pueden encontrarse en el interior de los tubos

comerciales, cuyo valor medio se conoce como

rugosidad absoluta (K), y que puede definirse como

la variación media del radio interno de la tubería.

Rugosidad relativa: Es el cociente entre la

rugosidad absoluta y el diámetro de la tubería, la

influencia de la rugosidad absoluta depende del

tamaño del tubo.

Rugosidad Relativa de Algunos Materiales

Distribución de Tuberías

Tuberías 1"

Tubería ¾"

Tubería ½"

Tubería ⅜"

Procedimiento Experimental

Codo

Válvula de Compuerta Te

Accesorios

Hoja de Toma de DatosExperiencia 1. Caídas de Presión para la Tubería de ½”, L=

∆H Venturi(in H2O)

Venturi Tubería ½”

H1 H2 H3 H4

Experiencia 2. Caídas de Presión para la Tubería de 1”, L=

∆H Venturi (in H2O)

Venturi Tubería ½”

H1 H2 H3 H4

Hoja de Toma de DatosExperiencia 3. Caídas de Presión para los Accesorios

AccesorioVenturi Accesorio

H1 H2 H3 H4

Válvula de Compuerta

Conexión T hacia abajo

Conexión T hacia arriba

Codo 90º