• Author / Uploaded
• Cesar De la Barrera

• Categories
• Fricción
• Fuerza
• Movimiento (física)
• Análisis numérico
• Fluido

Citation preview

LABORATORIO Nº4: FLUJO EN TUBERÍAS

CESAR MARIO DE LA BARRERA MUNERA C.C 1’066.732.434 JUAN DAVID MONTOYA GALLEGO C.C 1’035.419.939

PROFESOR ANDRÉS GÓMEZ GIRALDO

JUNIO 5 DE 2013

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLIN FACULTAD DE MINAS

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA 

Identificar visualmente un flujo laminar y uno turbulento.



Obtener experimentalmente el coeficiente de fricción y el coeficiente de pérdidas locales para una expansión súbita en tuberías con flujo turbulento.



Comparar los valores experimentales del factor de fricción y del coeficiente de pérdidas locales con los valores reportados en la literatura.

FLUJO LAMINAR

Procedimiento: Para la primera parte de la práctica donde se estudiará un flujo laminar, se utiliza un sistema de tubería de vidrio conformado por; un tanque pequeño de acrílico, un sistema de rebose (garantiza el nivel constante energía), un tubo de vidrio de 1.2 cm de diámetro que está conectado al tanque, una llave reguladora de caudal ubicada al final del tubo, 2 piezómetros abiertos a la atmósfera localizados en la parte intermedia del tubo (distancia entre sí 1 m). El caudal que circula por este sistema se mide volumétricamente, colocando al final del tubo una probeta graduada para recolectar el agua de descarga en un determinado tiempo.

Figura 1. Montaje experimental para flujo laminar.

Cálculos y Análisis de resultados: Datos del laboratorio. A continuación se presentan los datos tomados en el laboratorio. Tabla 1. Datos y constantes geométricas CONSTANTES Y FACTORES GEOMETRICOS VALOR Nivel Agua Tanque de Carga (m)

0.368

Diámetro Interno Tubería (m)

0.0119

Distancia Tanque de Carga piezómetro1 (m)

1.058

Distancia entre piezómetros 1 y 2 (m)

1

Distancia entre piezómetro 2 y válvula(m)

0.095

Distancia entre válvula y salida del tubo(m) Peso específico del agua N/m Densidad del Agua Kg/m

0.1

3

9800

3

1000

2

Viscosidad dinámica m /s a 25°C Área de la tubería m

0.000000893

2

0.00011122

Aceleración de la gravedad m/s

2

9.8

Temperatura ambiente °C

25

Tabla 2. Datos iniciales del laboratorio N° lectura

H1

H2

(Vol.)1

t1

t2

t3

Q1

Q2

Q3

Q PROM

(m)

(m)

(m )

(m )

(m )

(s)

(s)

(s)

( m /s )

3

( m /s )

3

( m /s )

3

( m /s )

1

0.340

0.324

0.00019

0.00019

0.00019

5.14

5.27

5.13

0.000037

0.000036

0.000037

0.000037

2

0.341

0.335

0.00017

0.00017

0.00017

5.23

5.05

5.06

0.000033

0.000034

0.000033

0.000033

3

0.349

0.346

0.00012

0.00011

0.00011

5.18

5.09

5.13

0.000022

0.000022

0.000021

0.000022

4

0.354

0.353

0.00004

0.00004

0.00004

5.05

5.13

5.09

0.000009

0.000009

0.000009

0.000009

5

0.349

0.345

0.00010

0.00009

0.00010

5.13

5.09

5.21

0.000019

0.000018

0.000019

0.000019

3

(Vol.)2 3

(Vol.)3 3

3

6

0.342

0.336

0.00017

0.00018

0.00017

5.28

5.09

5.21

0.000033

0.000035

0.000033

0.000034

7

0.349

0.347

0.00009

0.00009

0.00009

5.14

5.25

5.26

0.000017

0.000017

0.000017

0.000017

Para el cálculo de las perdidas por fricción se utiliza conservación de energía en la tubería entre el punto 1 y 2.

Figura 2. Volumen de control.

Del diagrama se tiene:

Se cancelan las cabezas de velocidad por ser iguales en todo el tramo. Entonces se tiene que:

De la ecuación (2) se sabe que:

Reemplazando en 2 se obtiene:

Para obtener el valor de f experimental, se despeja de la ecuación:

2  L   Q hf  f    2  D2g A

  (4)  

Obteniéndose lo siguiente:

Tabla 3. Calculo del coeficiente de fricción f, el número de Reynolds, y las perdidas por fricción hf

P1 (Pa)

P2 (Pa)

Hf(m)

f experimental

3332.0

3175.2

0.016

4395.42433*

0.034301444*

3341.8

3283.0

0.006

3999.755909

0.015533822

3420.2

3390.8

0.003

2645.245669

0.017757559

3469.2

3459.4

0.001

1035.772732

0.038606914

3420.2

3381.0

0.004

2236.190411

0.033131147

3351.6

3292.8

0.006

4015.831*

0.015409709*

3420.2

3400.6

0.002

2021.029332

0.020280507

Como se estudia el caso para flujo laminar, los valores marcados con * se excluyen para la gráfica, ya que no cumplen la condición de régimen laminar de