LABORATORIO N2perdida de carga en tuberias

KRISTIAN DAVID LPEZ SIERRALUIS EDUARDO REYES AMADOMIGUEL ANGEL PINZON AGUILARMIGUEL ANGEL RODRIGUEZ HERNANDEZCARLOS ORLANDO VEGA VEGA

Universidad Santo Tomas TunjaFacultad de Ingeniera Civil tuberias y canalesTunja2015LABORATORIO N2perdida de carga en tuberias

KRISTIAN DAVID LPEZ SIERRALUIS EDUARDO REYES AMADOMIGUEL ANGEL PINZON AGUILARMIGUEL ANGEL RODRIGUEZ HERNANDEZCARLOS ORLANDO VEGA VEGA

ING WILLIAM RICARDO MOZO

Universidad Santo Tomas TunjaFacultad de Ingeniera Civil tuberias y canalesTunja2015OBJETIVOSGENERAL Investigar como vara la perdida de carga por razonamiento con velocidades bajas y altas de corriente a lo largo de una tubera de prueba cilndrica para determinar un Flujo Turbulento y Laminar.ESPECIFICOS Determinar el nmero de Reynolds para el rgimen laminar y turbulento. Determinar el factor de perdida de carga para una tubera de rgimen laminar y turbulento. Analizar los resultados obtenidos en el desarrollo del laboratorio. Determinar caudales.

PROCEDIMIENTO

Practica 1: Perdida de carga en tuberas para un rgimen turbulento.

Situar el equipo sobre las guas del canal del Banco Hidrulico o sobre la base del Grupo Hidrulico. Conectar el conducto flexible de entrada del aparato directamente a la boca de impulsin del Banco. Poner VI cerrada y VTI en posicin turbulento. Preparar el manmetro de mercurio. Cerrar la vlvula de control de caudal del Grupo o Banco Hidrulico. Poner en marcha la bomba y abrir la vlvula de control de la alimentacin. Abrir completamente la vlvula de control V2 para preparar el tubo de prueba y el resto de los conductos. Utilizar las vlvulas de 3 vas VT3 del manmetro de agua, para permitir que esta circule por todos Seleccionar el manmetro de mercurio VT2 y VT1. Una vez preparado el equipo se procede a la toma de datos Para conseguir el mximo caudal, abrir completamente la vlvula V2 del equipo. Tome las lecturas en el manmetro de mercurio. Mediante la probeta graduada mida el caudal en funcin de la apertura de la vlvula V2. Determine la velocidad media de la corriente. Mida la temperatura del agua.

Practica 2: Perdida de carga en tuberas para rgimen laminar.

Situar el equipo sobre las guas del canal del Banco Hidrulico o sobre la base del Grupo Hidrulico. Conecte el conducto flexible de entrada del aparato directamente a la boca de impulsin del Banco Hidrulico. Ponga VI y VTI en posicin laminar ( VI abierta) Prepare el manmetro de agua Ponga en marcha la bomba y abrir cuidadosamente la vlvula de flujo del Banco Hidrulico. Llene el depsito de altura constante y ajustar dicha apertura para que el rebosadero descargue agua estando tambin completamente abierta la vlvula V2 de control de aparato. Abra completamente la vlvula de control V2 para preparar el tubo de prueba y el resto de los conductos. Utilice las vlvulas de 3 vas del manmetro de agua, para permitir que esta circule por todos los conductos hasta que todo el aire haya sido expulsado. Seleccione el manmetro de agua con VT2 y VT3. Una vez preparado el equipo se procede a la toma de datos. Para conseguir el mximo caudal, abrir completamente la vlvula V2 del aparato. Repita la operacin anterior para distintas posiciones de la vlvula de control.

MARCO TEORICO

Las prdidas de energa en tuberas se miden en metros de columna de fluido circulando por la tubera, y estn relacionadas con la velocidad.Estas prdidas de energa vienen expresadas por la frmula de Darcy:

Dnde: V: velocidad del fluido D: Dimetro de la tubera L: Longitud de la tubera G: aceleracin gravitatoriaPara un tubo liso recto, se tiene que: Donde v es la viscosidad cinemtica, v= m2/s y Re es el nmero de Reynolds.Para un rgimen laminar se tiene: Con lo que Flujo LaminarEs uno de los dos tipos principales de flujo enfluido. Se llamaflujo laminarocorriente laminar, al movimiento de un fluido cuando ste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve enlminasparalelas sin entremezclarse y cada partculasigue una trayectoria suave, llamadalnea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular. Se puede presentar en las duchas elctricas vemos que tienen lneas paralelas.El flujo laminar es tpico de fluidos a velocidades bajas o viscosidades altas, mientras fluidos de viscosidad baja, velocidad alta o grandes caudales suelen ser turbulentos. El nmero de Reynoldses un parmetro adimensional importante en las ecuaciones que describen en qu condiciones el flujo ser laminar o turbulento. En el caso de fluido que se mueve en un tubo de seccin circular, el flujo persistente ser laminar por debajo de un nmero de Reynolds crtico de aproximadamente 2040.1Para nmeros de Reynolds ms altos elflujo turbulentopuede sostenerse de forma indefinida. Sin embargo, el nmero de Reynolds que delimita flujo turbulento y laminar depende de la geometra del sistema y adems la transicin de flujo laminar a turbulento es en general sensible a ruido e imperfecciones en el sistema. El perfil laminar de velocidades en una tubera tiene forma de una parbola, donde la velocidad mxima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared del tubo. En este caso, la prdida de energa es proporcional a la velocidad media, mucho menor que en el caso deflujo turbulento.

Flujo Turbulento:

Es el movimiento de unfluidoque se da en formacatica, en donde laspartculasse mueven desordenadamente y las trayectorias de las partculas se encuentran formando pequeos remolinos no coordinados, como por ejemplo el agua en uncanalde gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partcula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, ms precisamentecatica.

MATERIALES Y EQUIPOS Banco HidrulicoEl banco hidrulico est diseado como mesa de trabajo, sobre la que se pueden utilizar una gran variedad de equipos didcticos, en los que sea necesario un aporte de caudal. Cuenta con dos depsitos volumtricos de diferentes tamaos, para la medida de pequeos y grandes caudales con gran exactitud.

Cronometro Uncronmetroes unrelojde precisinque se emplea para medir fracciones detiempomuy pequeas. A diferencia de los relojes convencionales que se utilizan para medir los minutos y las horas que rigen el tiempo cotidiano, los cronmetros suelen usarse encompetencias deportivasy en laindustriapara tener un registro de fracciones temporales ms breves, comomilsimas de segundo.

Equipo de Prdidas de Carga en TuberaLaprdida de cargaen unatuberaocanal, es la prdida depresinen unfluidodebido a la friccin de las partculas del fluido entre s y contra las paredes de la tuberaque las conduce. Las prdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de direccin o la presencia de unavlvula.

ProbetaLaprobetaes un instrumentovolumtricoque consiste en un cilindro graduado de vidrio que permite contener lquidos y sirve para medir volmenes de forma aproximada. Est formado por un tubo generalmente transparente de unos centmetros de dimetro y tiene una graduacin desde 5 mlhasta el mximo de la probeta, indicando distintos volmenes.

5. Ejemplos de clculo, clculos y resultadosRESULTADOS Y CALCULOS Practica N1TOMAS DE TIEMPOS

Q1Q2Q3

TIEMPOS (s)3,173,565,94

4,194,025,44

3,873,915,56

PROMEDIO3,743,835,65

Viscosidad cinemtica del agua (mm^2/s)1,16301,10601,05301,00380,9140

Temperatura (C)1416182024

Viscosidad cinemtica del agua (m^2/s)0,00000116300,00000110600,00000105300,00000100380,0000009140

Volumen (m^3)Tiempo (s)Caudal (m^3/s)Lecturas del manmetro de glicerina (bar) Perdida de Carga hf (m.c.a)

h1h2

0,00023,745,343E-051,140,83,468

0,00023,835,222E-051,3213,264

0,00025,653,542E-052,031,91,326

Factor de prdida de carga para rgimen Turbulento:Caudal Q (m^3/s)Velocidad V (m/s)V^2 (m^2/s^2)Perdida de carga hf (m.c.a)flog Vlog hflog f

5,343E-054,2516818,076793,4687,53E-030,62860,540079089-2,123313142

5,222E-054,1554717,267953,2647,42E-030,61860,51375015-2,129761535

3,542E-052,818567,944271,3266,55E-030,45000,122543524-2,183781407

Grafico N1

Determinacin del nmero de Reynolds para rgimen Turbulento:Caudal Q (m^3/s)Velocidad V (m/s)V^2 (m^2/s^2)Perdida de carga hf (m.c.a)Relog Vlog Re

5,343E-054,2516818,076793,46816942,340840,62864,228973415

5,222E-054,1554717,267953,26416558,963240,61864,219033142

3,542E-052,818567,944271,32611231,551810,45004,050439765

Grafico N2

Practica N2TOMAS DE TIEMPOS

Q1Q2Q3

TIEMPOS (s)15,9435,3813,75

10,7238,2513,75

19,3436,9514,66

PROMEDIO15,3336,8614,05

Viscosidad cinemtica del agua (mm^2/s)1,16301,10601,05301,00380,9140

Temperatura (C)1416182024

Viscosidad cinemtica del agua (m^2/s)0,00000116300,00000110600,00000105300,00000100380,0000009140

Volumen (m^3)Tiempo (s)Caudal (m^3/s)Lecturas del manmetro de glicerina (mm.c.a)Perdida de Carga hf (m.c.a)

h1h2

0,000115,336,522E-06131380,093

0,000136,862,713E-06116860,03

0,000114,057,116E-06147240,123

Factor de perdida de carga para rgimen laminarCaudal Q (m^3/s)Velocidad V (m/s)V^2 (m^2/s^2)Perdida de carga hf (m.c.a)flog Vlog hflog f

6,52E-060,518980,269340,0930,014-0,2848-1,031517051-1,86809314

2,71E-060,215890,046610,030,025-0,6658-1,522878745-1,597617326

7,12E-060,566250,320640,1230,015-0,2470-0,910094889-1,822385436

Grafico N1

Determinacin del Nmero de Reynolds para el rgimen laminar:Caudal Q (m^3/s)Velocidad V (m/s)V^2 (m^2/s^2)Perdida de carga hf (m.c.a)Relog Vlog Re

6,52E-060,518980,269340,0932068,07052-0,28483,315565343

2,71E-060,215890,046610,030860,293397-0,66582,93464659

7,12E-060,566250,320640,1232256,43368-0,24703,353422573

CUESTIONARIO

Ponen de manifiesto dichas prcticas la existencia de dos tipos o regmenes en el movimiento?

Es evidente la existencia de estos regmenes tanto laminares como turbulentos, ya que en cada uno de los procesos realizados como en la toma de datos y el desarrollo de los clculos, se demuestra que el flujo turbulento adquiere un numero de Reynolds mucho ms grande que en el laminar y que a su vez requiere de velocidades ms grandes para generar este tipo de flujo.

Se confirman las relaciones f= 64Re-1 cuando el rgimen es laminar, y f= 0,316Re-0,25 cuando el rgimen es turbulento?

Se confirman, debido a que la relacin para determinar el factor de friccin en cada uno de los regmenes se basa en que, en el flujo laminar el Numero de Reynolds el cual es ms pequeo o de menor proporcin que el del flujo turbulento y por ende se determina un factor de friccin con esta frmula; y a su vez sucede lo mismo con la relacin para un rgimen turbulento identificando el Numero de Reynolds y encontrando la perdida por cargas para cada uno ya que se dan velocidades altas para el rgimen turbulento y velocidades bajas para el rgimen laminar.

Coinciden los valores medios experimentales aceptados de f y v con los valores determinados con ayuda de los datos recogidos? Si no es as, sealar las posibles razones de la discrepancia.

No coinciden, ya que la diferencia de los datos experimentales a los datos recogidos tienen gran diferencia debido a que la toma de datos no se hace tan exacta por lo que en el desarrollo del laboratorio se presentan ciertos errores que impiden la toma correcta de los datos y no dan tan precisos como se encuentra en los valores experimentales.

Anlisis de resultados

Se determin cada uno de los clculos, y se encontr los resultados esperados tanto para el rgimen laminar como el rgimen turbulento, debido a que se determinaron el Nmero de Reynolds para cada uno de los regmenes dando as un soporte prctico para la comprobacin de lo que es el rgimen laminar y el turbulento.

Con cada una de las tablas se realizaron las grficas propuestas en el laboratorio y se analiz la relacin de cada uno de los factores tenidos en cuenta, demostrando la relacin que hay tanto para rgimen laminar con su frmula correspondiente del factor de friccin como el rgimen turbulento, que dan as la demostracin de la variacin de velocidades a determinado tiempo que se encuentran en cada uno de los regmenes.

CONCLUSIONES

Se concluy la diferencia que hay tanto en rgimen laminar como rgimen turbulento a la hora de usar velocidades bajas y altas para determinar la perdida pro friccin de cada uno de los regmenes.

RECOMENDACIONES

Tener muy bien definido el cierre y apertura de las llaves, ya que el laboratorio tendra errores si se dejan algunas llaves mal posicionadas para determinar flujo turbulento y otras en flujo laminar.

Tener cuidado con la manipulacin de las llaves, ya que por muy mnima que sea la variacin nos va a influir en gran parte del laboratorio.

Tener en cuenta que para estudiar el comportamiento de un fluido, las propiedades de este deben influir y por ende no debe estar en contacto con otro agente que pueda cambiar o alterar sus propiedades.

6. BIBLIOGRAFIA Hidrulica de Tuberas- Juan Saldarriaga

7. INFOGRAFIAhttp://termometroensi.blogspot.com/p/blog-page.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Probeta_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_laminarhttp://dikoin.com/catalogos/equipos-didacticos/fundamentos_mecanica_fluidos/banco_hidraulico/

23