FLUJO PERMANENTE EN TUBERIAS

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1 Objetivos

1 Determinar la perdida de carga por friccin en tuberas

2 Fundamento tericoA partir del Teorema de Conservacin de la Energa se obtiene la ecuacin general de Bernoulli entuberas que expresa la variacin de la energa entre dos secciones, (1) y (2), aguas arriba y aguasabajo, respectivamente, como:

3 MaterialesLos materiales y equipos usados en el laboratorio son:

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4 ProcedimientosA continuacin se describen los procedimientos para hallar la perdida por friccin :

1 Se discurre agua por la tubera correspondiente donde se tiene conectado dos tubos piezomtri-cos.

2 Se mide la diferencia de alturas de nivel de agua en los tubos piezomtricos.

3 Se mide la temperatura del agua.

4 Se mide el caudal a la salida de la tubera.

5 Datos Experimentales y clculosPara la obtencin de los siguientes datos se trabajo a una temperatura de 20oC

PRIMER CAUDAL

N volumen (cm3) tiempo (s) H Caudal (cm3/s)1 184 15.20 17.2 12.105262 198 17.12 14.9 11.565423 204 17.62 15.9 11.57777

Promedio 16.0 11.74948

SEGUNDO CAUDAL

N volumen (cm3) tiempo (s) H Caudal (cm3/s)1 166 8.55 44.5 19.415512 184 9.04 48.9 20.353983 182 9.12 46.4 19.956144 180 8.81 49.0 20.43133

Promedio 47.2 20.03924

TERCER CAUDAL

N volumen (cm3) tiempo (s) H Caudal (cm3/s)1 184 6.53 90.5 28.177642 196 6.76 97.4 28.994083 198 7.18 89.4 27.576604 184 6.91 81.4 26.628085 188 6.96 86.7 27.01149

Promedio 89.1 27.67759

CUARTO CAUDAL

N volumen (cm3) tiempo (s) H Caudal (cm3/s)1 192 6.81 90.7 28.193832 222 7.38 101.0 30.081303 196 6.55 102.5 29.92366

Promedio 98.1 29.39960

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6 Manejo de datos

6.1 Obtencin del numero de Reynolds

Calculando el numero de Reynolds para cada caudal

Re =4Q

piD

PARA EL PRIMER CAUDAL

= 1.04 102 cm2/sD = 0.4 cm

Q = 11.74948 cm3/s

Reemplazando en la ecuacin de Reynolds se tiene:

Re = 3596.13

el fluido se encuentra en un rgimen transitorio

PARA EL SEGUNDO CAUDAL

= 1.01 102 cm2/sD = 0.4 cm

Q = 20.03924 cm3/s

Reemplazando en la ecuacin de Reynolds se tiene:

Re = 6133.35

el fluido es de rgimen turbulento

PARA EL TERCER CAUDAL

= 1.04 102 cm2/sD = 0.4 cm

Q = 27.67759 cm3/s

Reemplazando en la ecuacin de Reynolds se tiene:

Re = 8471.20

el fluido es de rgimen turbulento

PARA EL CUARTO CAUDAL

= 1.04 102 cm2/sD = 0.4 cm

Q = 29.39960 cm3/s

Reemplazando en la ecuacin de Reynolds se tiene:

Re = 8998.25

el fluido es de rgimen turbulento

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6.2 Obtencion del factor de friccin

Calculando el factor de friccin para cada caudal por la formula de DARCY-WEISBACH

hf = 0.0826fLQ2

D5

PARA EL PRIMER CAUDAL

L = 100 cm

D = 0.4 cm

Q = 11.74948 cm3/s

hf = 16 cm

Reemplazando en la ecuacin de Darcy se tiene:

f = 0.014368

PARA EL SEGUNDO CAUDAL

L = 100 cm

D = 0.4 cm

Q = 20.03924 cm3/s

hf = 47.2 cm

Reemplazando en la ecuacin de Darcy se tiene:

f = 0.014571

PARA EL TERCER CAUDAL

L = 100 cm

D = 0.4 cm

Q = 27.67759 cm3/s

hf = 89.1 cm

Reemplazando en la ecuacin de Darcy se tiene:

f = 0.014419

PARA EL CUARTO CAUDAL

L = 100 cm

D = 0.4 cm

Q = 29.39960 cm3/s

hf = 98.1 cm

Reemplazando en la ecuacin de Darcy se tiene:

f = 0.014070

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6.3 velocidad media versus coeficiente de friccin

calculando la velocidad media para cada caudal

Q = Av =piD2v

4

PARA EL PRIMER CAUDAL

D = 0.4 cm

Q = 11.74948 cm3/s

Reemplazando en la ecuacin del caudal se tiene:

v = 93.49939 cm/s

PARA EL SEGUNDO CAUDAL

D = 0.4 cm

Q = 20.03924 cm3/s

Reemplazando en la ecuacin del caudal se tiene:

v = 159.46721 cm/s

PARA EL TERCER CAUDAL

D = 0.4 cm

Q = 27.67759 cm3/s

Reemplazando en la ecuacin del caudal se tiene:

v = 220.25113 cm/s

PARA EL CUARTO CAUDAL

D = 0.4 cm

Q = 29.39960 cm3/s

Reemplazando en la ecuacin del caudal se tiene:

v = 233.95458 cm/s

7 Cuestionario

1. Calcular el nmero de Reynolds para cada caudal. y mencionar el de rgimen de flujo.

Los calculos del nmero de Reynolds se encuentran en el manejo de datos

2. Calcular el coeficiente de friccin para cada caudal.

Los calculos del coeficiente de friccin se encuentran en el manejo de datos

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3. Graficar velocidad media versus coeficiente de friccin.

Figure 1: velocidad media vs coeficiente de friccin

4. Graficar Caudal versus diferencia de altura piezomtrica.

Figure 2: caudal vs altura piezomtrica

8 Conclusiones

1 Al realizar este experimento llegamos a comprobar lo aprendido en teora.

2 Se pudo determinar el nmero de Reynolds y el tipo de rgimen de flujo.

3 Se ha podido determinar el coeficiente de friccin , velocidad de corte y rugosidad absoluta

4 Puedo concluir que el nmero de Reynolds es directamente proporcional a la velocidad mediadel flujo, es decir si la velocidad aumenta entonces el numero de Reynolds tambin aumenta.

9 Sugerencias

1 Se debe realizar las mediciones y toma de datos con mucho cuidado, porque de lo contrariono lograremos resultados satisfactorios.

2 Si contaramos con materiales adecuados y trabajramos con mayor precisin obtendramosresultados satisfactorios, pero nos ingeniamos para poder resolver todos estos problemas.

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10 Bibliografia

1 Fsica Aplicada y Experimental, Guilln Caldern Eder, Editorial Amrica, Tercera edicin

2 http:// flujo prm/Clculo de prdidas de carga en tuberas.htm

3 http:// flujo prm/Friccin en tuberas.htm

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