Practica Flujo en Tuberias (Con Anexo de Nikuradse)
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NUMERO DE REYNOLDS BRANDO SOTO GONZALEZ 1 FLUJO EN TUBERIAS REDES DE CONDUCCION HIDRAULICA BRANDO ESTEBAN SOTO GONZALEZ INGENIERIA CIVIL 5 A ING. JUAN LUIS CARO BECERRA PRACTICA N° 2 26/02/2014
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NUMERO DE REYNOLDS
BRANDO SOTO GONZALEZ 1
FLUJO EN TUBERIAS
REDES DE CONDUCCION HIDRAULICA
BRANDO ESTEBAN SOTO GONZALEZ
INGENIERIA CIVIL 5 A
ING. JUAN LUIS CARO BECERRA
PRACTICA N 2
26/02/2014
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BRANDO SOTO GONZALEZ 2
INDICE
Contenido ......................................................................................................................................................................................................................................... 2
INTRODUCCION ............................................................................................................................................................................................................ 3
NOMBRE DE LA PRACTICA: Flujo y Tuberas y Comprobacin de Reynolds ............................................................................................................. 4
NUMERO DE PRACTICA: Unidad 2, Practica 2 ...................................................................................................................................................... 4
OBJETIVO: ............................................................................................................................................................................................................... 4
MATERIALES: ......................................................................................................................................................................................................... 4
FORMULAS EXPERIMENTALES.............................................................................................................................................................................. 5
PROCEDIMIENTO PRELIMINAR ................................................................................................................................................................................. 6
PRUEBA DE FLUJO LAMINAR .................................................................................................................................................................................... 7
CALCULOS:.............................................................................................................................................................................................................. 8
Gasto con Flujo Laminar .......................................................................................................................................................................... 8
Dimetro de la tubera .............................................................................................................................................................................. 8
Velocidad de Flujo Laminar .................................................................................................................................................................... 8
Numero de Reynolds ................................................................................................................................................................................ 8
Con el Diagrama de Moody se obtuvo el valor del coeficiente de friccin: .............................................................................................. 8
FORMULA EXPERIMENTAL DE POUSEUILLE .................................................................................................................................. 9
PERDIDA DE ENERGIA CON FLUJO LAMINAR ................................................................................................................................ 9
PRUEBA DE FLUJO TRANSITORIO....................................................................................................................................................................... 10
CALCULOS:............................................................................................................................................................................................................ 11
Gasto con Flujo Transitorio .................................................................................................................................................................... 11
Dimetro de la tubera ............................................................................................................................................................................ 11
Velocidad de Flujo Transitorio .............................................................................................................................................................. 11
Numero de Reynolds .............................................................................................................................................................................. 11
Rugosidad Relativa ................................................................................................................................................................................ 11
Con el Diagrama de Moody se obtuvo el valor del coeficiente de friccin: ............................................................................................ 11
FORMULA EXPERIMENTAL DE DUNLOP ........................................................................................................................................ 12
SOLUCION DE FORMULA DE DUNLOP ....................................................................................................................................... 13
PERDIDA DE ENERGIA EN FLUJO TRANSITORIO ......................................................................................................................... 13
FORMULA EXPERIMENTAL DE NIKURADSE (TRANSITORIO) .................................................................................................. 14
PRUEBA DE FLUJO TURBULENTO .......................................................................................................................................................................... 15
CALCULO: .............................................................................................................................................................................................................. 15
Gasto con Flujo Turbulento .................................................................................................................................................................... 15
Dimetro de la tubera ............................................................................................................................................................................ 15
Velocidad de Flujo Turbulento .............................................................................................................................................................. 15
Numero de Reynolds .............................................................................................................................................................................. 15
Con el Diagrama de Moody se obtuvo el valor del coeficiente de friccin: ............................................................................................ 15
SOLUCION DE FORMULA DE SWAMEE JAIN ............................................................................................................................... 16
PERDIDA DE ENERGIA EN FLUJO TURBULENTO ......................................................................................................................... 16
CONCLUSIONES .......................................................................................................................................................................................................... 17
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BRANDO SOTO GONZALEZ 3
INTRODUCCION
En esta prueba podemos observar la diferencia que existe entre los tres
tipos de fluidos que se conocen, (transitorio, laminar, turbulento), los
cuales son importantes conocer y analizar para poder disear nuestra
tubera de una forma ms eficaz.
Lo primordial que se utilizara y se analizar en esta prueba es el nmero de
Reynolds con el cual podemos conocer el tipo de flujo que estamos
observando durante el proceso de la prueba.
Al igual el uso de las ecuaciones experimentales as como el manejo del
diagrama de Moody, los valores de nmero de Reynolds que se utilizaran
para los tres tipos de flujos en esta prueba son:
Flujo Laminar 2300
Flujo Transitorio Entre 2300 y 10200
Flujo Turbulento 10200
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BRANDO SOTO GONZALEZ 4
NOMBRE DE LA PRACTICA: Flujo y Tuberas y Comprobacin de Reynolds
NUMERO DE PRACTICA: Unidad 2, Practica 2
OBJETIVO:
Demostrar y obtener el coeficiente de friccin para los flujos (Laminar,
Turbulento y Transitorio), a travs de las formulas experimentales (Nikuradse,
Poiseuille, Dunlop y Swamee Jain) y con el diagrama de Moody.
MATERIALES:
Contenedor
Tubera de Plstico
Tinta China
Jeringa Hipodrmica
Catter
Flexometro
Cronometro
Aparato de Obtencin de Numero de Reynolds
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BRANDO SOTO GONZALEZ 5
FORMULAS EXPERIMENTALES
Darcy Weisbach:
(
)(
)
Numero de Reynolds
Rugosidad Relativa
Poiseuille
Swamee Jain
[ (
)]
Dunlop
( ( ( )))
*Nota: El desarrollo de esta frmula se explica de mejor forma ms adelante.
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BRANDO SOTO GONZALEZ 6
PROCEDIMIENTO PRELIMINAR
Como primer paso previo se tomaron las
medidas del dimetro inferior, superior y
la altura del contenedor para los clculos
siguientes
Se divide la altura del contenedor en tres
para las pruebas de flujo.
Clculos Preliminares:
Dimetro Superior = 0.285 m
Dimetro Inferior = 0.260 m
rea Superior = 0.0637 m
rea Inferior = 0.0530 m
rea Promedio = 0.0583 m
Volumen = 0.0583 x 0.35 = 0.020405 m
Volumen Total = 0.020405 / 3 = 0.00681
Altura del contenedor entres 3 = 35 cm /3 = 11.7 cm
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BRANDO SOTO GONZALEZ 7
PRUEBA DE FLUJO LAMINAR
Lo primero que se hace es llenar con agua el
aparato de obtencin de numero de
Reynolds para las siguientes pruebas
Se llena la Jeringa Hipodrmica de tinta
china quitndole las burbujas
Se coloca la tinta la cual pasara por el
conducto, siendo un hilo muy fino por ser
flujo laminar. Se abre la vlvula a media
vuelta para que deje pasar la tinta y apreciar
el efecto de la tinta.
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BRANDO SOTO GONZALEZ 8
Mientras que ocurre el paso
anterior, se toma el tiempo que
tarda el flujo en llenar el
contenedor hasta la primera marca
de 11.7cm, el cual fue de t = 624
seg
CALCULOS:
Gasto con Flujo Laminar
Dimetro de la tubera
D = 1 1/8 (.0254) = 0.0285 m
Velocidad de Flujo Laminar
( )
( )( )
( )
( )( )
Numero de Reynolds
( )( )
Con el Diagrama de Moody se obtuvo el valor del coeficiente de friccin:
f = 0.13
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BRANDO SOTO GONZALEZ 9
FORMULA EXPERIMENTAL DE POUSEUILLE
PERDIDA DE ENERGIA CON FLUJO LAMINAR
(
) (
)
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BRANDO SOTO GONZALEZ 10
PRUEBA DE FLUJO TRANSITORIO
Se coloca la tinta la cual pasara por
el conducto, se puede ver una
ondulacin de tinta haciendo que las
partculas de esta choquen por ser
flujo Transitorio. Se abre la vlvula
a la mitad para que deje pasar la
tinta y apreciar el efecto de la tinta.
Mientras que ocurre el paso anterior, se
toma el tiempo que tarda el flujo en
llenar el contenedor hasta la primera
marca de 11.7cm, el cual fue de t = 37
seg
Como podemos apreciar el proceso
es muy parecido, por lo tanto se
realizaran los mismos clculos para
colaborar que sea flujo transitorio y
realizar la frmula de Dunlop.
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BRANDO SOTO GONZALEZ 11
CALCULOS:
Gasto con Flujo Transitorio
Dimetro de la tubera
D = 1 1/8 (.0254) = 0.0285 m
Velocidad de Flujo Transitorio
( )
( )( )
( )
( )( )
Numero de Reynolds
( )( )
Rugosidad Relativa
Con el Diagrama de Moody se obtuvo el valor del coeficiente de friccin:
f = 0.033
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BRANDO SOTO GONZALEZ 12
FORMULA EXPERIMENTAL DE DUNLOP
( ( ( )))
DONDE:
( )
( )
( )( )( )
( )
(
) (
)
(
)
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BRANDO SOTO GONZALEZ 13
SOLUCION DE FORMULA DE DUNLOP
( (( ) ( ( ))))
DONDE:
( )
( ) ( )
( ) ( )
( ( ) ( ))
( )
( )( )( )
( )
(
( )) (
)
(
( )
)
PERDIDA DE ENERGIA EN FLUJO TRANSITORIO
(
) (
)
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BRANDO SOTO GONZALEZ 14
FORMULA EXPERIMENTAL DE NIKURADSE
(TRANSITORIO)
(
)
(
( )
( ) )
*Se propone el valor de 0.0325 para el coeficiente de friccin,
obteniendo una igualdad casi exacta, por lo tanto este valor propuesto es
correcto
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BRANDO SOTO GONZALEZ 15
PRUEBA DE FLUJO TURBULENTO
El procedimiento es similar al de las dos
veces pasadas, la nicas diferencias son:
La vlvula se abre casi por completo y la
tinta se ve mezclada con el agua.
El tiempo de llenado a la marca del
contenido fue de 26 segundos.
CALCULO:
Gasto con Flujo Turbulento
Dimetro de la tubera
D = 1 1/8 (.0254) = 0.0285 m
Velocidad de Flujo Turbulento
( )
( )( )
( )
( )( )
Numero de Reynolds
( )( )
Con el Diagrama de Moody se obtuvo el valor del coeficiente de friccin:
f = 0.028
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BRANDO SOTO GONZALEZ 16
SOLUCION DE FORMULA DE SWAMEE JAIN
[ (
)]
[ (
( )
)]
PERDIDA DE ENERGIA EN FLUJO TURBULENTO
(
) (
)
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BRANDO SOTO GONZALEZ 17
CONCLUSIONES Gracias a esta prctica pudimos observar en vida real los efectos
anteriormente analizados en la teora, existen varios puntos como
conclusiones:
Lo primero que pudimos observar que el tiempo en que tarda en
llenarse el contenedor va de mayor tiempo a menor de la siguiente
manera (Laminar (624 seg), transitorio (37seg) y Turbulento (26 seg)
Otro punto por analizar es que el gasto aumenta de laminar a
turbulento
La velocidad mayor es del flujo turbulento, mientras que la velocidad
menor es del flujo Laminar.
Las prdidas de energa al igual que la velocidad y el gasto van
aumentando de laminar a turbulento
En las comprobaciones con las formulas experimentales, en el caso
del flujo laminar y turbulento el valor de coeficiente de friccin fue
similar al obtenido con el diagrama de Moody, pero en el caso del
flujo transitorio no se cumpli esta regla teniendo valores diferentes,
(Moody= 0.033 y formula de Dunlop = -1.005
Se pudo comprobar que la formula experimental de Dunlop necesita
un flujo transitorio con un numero de Reynolds que se encuentre
entre 2000 y 4000, siendo este nmero conservador para cumplir con
el objetivo buscado
Con la ecuacin de Nikuradse se pudo comprobar que el valor del
coeficiente de friccin del flujo transitorio obtenido con Moody era
el correcto.
