4 Flujo Turbulento y Laminar

7/23/2019 4 Flujo Turbulento y Laminar

1/22

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERA

Carrera Profesional de Ingeniera Civil

LABORATORIO DEMECNICA DEFLUIDOS 1

INFORME N 04 UPLA -LABORATORIO DE MEC. DE FLUIDOS E HIDRAULICA

1. DATOS GENERALES

1.1. Tema: PERDIDAS DE CARGAS EN TUBERAS DE FLUJO TURBULENTO Y LAMINAR1.2. Fecha:

FECHA DEL ENSAYO : 29 DE ABRIL DE 2013.

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME : 06 DE MAYO DE 2013.

1.3. Lugar:

Departamento : Junn

Provincia : Huancayo

Distrito : Huancayo

Lugar : Facultad de Ingeniera Girldez.

Anexo : Laboratorio de Mecnica de Fluidos e Hidrulica.

1.4. Participante: Matias Saravia; Katherine Milagros

Rudas Mora; Jofre Mijael

Sedano Lara; Edith

Sulla De la Cruz; Denis Christian

1.5.

1.6. Modulo:

FME 07

2. OBJETIVO

DETERMINAR EL FACTOR FRICCIN POR PRDIDAS PRIMARIAS Y NUMERO DEREYNOLS, EN FLUJO TURBULENTO Y LAMINAR

3. EQUIPOS Y/O MATERIALES Equipo de Perdidas de Cargas en Tuberas FME 07.


2/22




Banco Hidralico - FME 00

Cronmetro

Probeta (1000 ml)


3/22




FLUJO TURBULENTO

4. PROCEDIMIENTO4.1. El equipo de perdidas de carga en tubera, se instal sobre el banco hidrulico.

4.2. Se enciende el banco hidralico.

4.3. Se grada el flujo del equipo de perdidas de carga en tubera, en un flujo turbulento.

4.4. Primero se procede a medir la temperatura del fluido con la ayuda de un termmetro.

4.5. Luego se procede a dar lectura de las presiones de entrada y salida, con la ayuda de los

manmetros tipo bourdon.

4.6. Con la ayuda de la probeta y de un cronmetro se afora el caudal del fluido.

4.7. En el presente ensayo se repiti siete veces los pasos 4.5, 4.6. Pero con distintas

graduaciones del caudal del fluido.

5. TABLA DE REGISTROS5.1. TABLA N 01: En esta tabla se registraron los volmenes, el tiempo, las presiones de

entrada y salida.

VOLMEN(lt)

TIEMPO(s)

PRESIN

P1 (bar) P2 (bar)

1 42,99 2,4 2,31

1 34,17 2,3 2,14

1 26,42 2,1 1,89

1 20,46 1,8 1,47

1 19,48 1,7 1,34

1 18,68 1,7 1,24

1 18,08 1,6 1,14

6. TABLA DE DATOS PROCESADOS

6.1. CLCULO DE PERDIDAS PRIMARIAS (HPL)

Calculo de los caudales.

=( )

( )

=1.00

1000

= 1 10

Entoces:


4/22




=1 1 0

42.99= 2,33 x 10 /

Calculo de presin en metros de columna de agua a una altitud de

3279 m.s.n.m.

ALTITUD(m.s.n.m.)

PRESIN(mm Hg)

3000 526

4000 462

Luego, se procede a interpolar para obtener el valor de la presin a una altitud de

3279 m.s.n.m.

ALTITUD(m.s.n.m.)

PRESIN(mm Hg)

3000 526

3279 x

4000 462

526

526 462=

3279 3000

3000 4000

= 508.144

Como,

10.3323 . . 760

' 508.144

= 6.908 . . .

Entonces, a la altitud de 3279 m.s.n.m.:

= . . .

Calculo de la Perdida Primaria (HPL)= 1 2

= (2.36 6.908) (2.31 6.908)


5/22




= 0.3454

VOLMEN

(m3)

TIEMPO (s) Q (m3/s) P1 (m) P2 (m) Hpl (m) log Q log Hpl

1,00E-03 42,99 2,33E-05 16,3029 15,9575 0,3454 -4,63337 -0,46168

1,00E-03 34,17 2,93E-05 15,5430 14,7831 0,7599 -4,53364 -0,11925

1,00E-03 26,42 3,79E-05 14,3686 13,0561 1,3125 -4,42193 0,11811

1,00E-03 20,46 4,89E-05 12,4344 10,1548 2,2796 -4,31091 0,35787

1,00E-03 19,48 5,13E-05 11,8127 9,2567 2,5560 -4,28959 0,40755

1,00E-03 18,68 5,35E-05 11,3982 8,5659 2,8323 -4,27138 0,45214

1,00E-03 18,08 5,53E-05 11,0528 7,8751 3,1777 -4,25720 0,50211

GRFICO N 1-1

GRFICO N 1-2

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

0,0E+00 1,0E-05 2,0E-05 3,0E-05 4,0E-05 5,0E-05 6,0E-05PE

RDIDASPRIMARIAS

Hp

l(m)

CAUDAL - Q (m3/s)

Q vs Hpl


6/22




6.2. CLCULO DEL FACTOR DE FRICCIN (f)

TUBERA

LONGITUD(m)

DIAMETROINT. (m)

DIAMETROEXT. (m)

0.5 0.004 0.006

Calculo de la velocidad (V)

=4

( / )

=4 2,33 x 10

(0.004) 3.1416= 1.8511 /

Calculo del factor de friccin (f):

= 2

Despejando nos queda:

= 2

= 0.3454

0.004

0.5

2 9.81

1.8511

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

-4,7 -4,6 -4,5 -4,4 -4,3 -4,2

logHp

l

log Q

log Q vs log Hpl


7/22




=0.0158

VOLMEN(m3)

TIEMPO(s)

Q (m3/s) V (m/s)V2

(m2/S2)Hpl (m) f log V log Hpl log f

1,00E-03 42,99 2,33E-05 1,8511 3,4265 0,3454 0,0158 0,26742 -0,46168 -1,80073

1,00E-03 34,17 2,93E-05 2,3289 5,4236 0,7599 0,0220 0,36715 -0,11925 -1,65776

1,00E-03 26,42 3,79E-05 3,0120 9,0722 1,3125 0,0227 0,47886 0,11811 -1,64382

1,00E-03 20,46 4,89E-05 3,8894 15,1276 2,2796 0,0237 0,58988 0,35787 -1,62611

1,00E-03 19,48 5,13E-05 4,0851 16,6879 2,5560 0,0240 0,61120 0,40755 -1,61906

1,00E-03 18,68 5,35E-05 4,2600 18,1479 2,8323 0,0245 0,62941 0,45214 -1,61090

1,00E-03 18,08 5,53E-05 4,4014 19,3724 3,1777 0,0257 0,64359 0,50211 -1,58928

GRFICO N 2-1

GRFICO N 2-2

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

-1,85 -1,80 -1,75 -1,70 -1,65 -1,60 -1,55

logV

log f

log V vs log f


8/22




GRFICO N 2-3

GRFICO N 2-4

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

-1,85 -1,80 -1,75 -1,70 -1,65 -1,60 -1,55

logHp

l

log f

log Hpl vs log f

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

-0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6

logV

log Hpl

log V vs log Hpl


9/22




6.3. CLCULO DEL NMERO DE REYNOLDS (Re):

TUBERA FLUIDO

LONGITUD(m)

DIAMETROINT. (m)

DIAMETROEXT. (m)

TEMPERATURAC

VISCOSIDADCINEMTICA

(m2/s)

0.5 0.004 0.006 26 8.69E-07

Calculo del Nmero de Reynolds (Re):

=( / ) ( )

( / )

=

=. .

. =8519.477

VOLMEN(m3)

TIEMPO(s)

Q (m3/s) V (m/s) Hpl Re log V log Re

1,00E-03 42,99 2,33E-05 1,8511 0,3454 8519,477 0,26742 3,93041

1,00E-03 34,17 2,93E-05 2,3289 0,7599 10718,534 0,36715 4,03014

1,00E-03 26,42 3,79E-05 3,0120 1,3125 13862,692 0,47886 4,14185

0,00

0,01

0,01

0,02

0,02

0,03

0,03

0,0E+00 1,0E-05 2,0E-05 3,0E-05 4,0E-05 5,0E-05 6,0E-05

Factor

deFricc

in

f

Caudal - Q (m3/s)

Q vs f


10/22




1,00E-03 20,46 4,89E-05 3,8894 2,2796 17900,895 0,58988 4,25287

1,00E-03 19,48 5,13E-05 4,0851 2,5560 18801,453 0,61120 4,27419

1,00E-03 18,68 5,35E-05 4,2600 2,8323 19606,655 0,62941 4,29240

1,00E-03 18,08 5,53E-05 4,4014 3,1777 20257,318 0,64359 4,30658

GRFICO N 3-1

GRFICO N 3-2

GRFICO N 3-3

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

22000

2,00E-05 2,70E-05 3,40E-05 4,10E-05 4,80E-05 5,50E-05 6,20E-05

Re

Q(m3/s)

Re vs Q(m3/s)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4

logV

log Re

log V vs log Re


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FLUJO LAMINAR

7. PROCEDIMIENTO7.1. El equipo de perdidas de carga en tubera, se instal sobre el banco hidrulico.

7.2. Se enciende el banco hidralico.

7.3. Se grada el flujo del equipo de perdidas de carga en tubera, en un flujo laminar.

7.4. Primero se procede a medir la temperatura del fluido con la ayuda de un termmetro.

7.5. Luego se procede a dar lectura de las presiones de entrada y salida, con la ayuda de los

manmetros tipo bourdon.

7.6. Con la ayuda de la probeta y de un cronmetro se afora el caudal del fluido.

7.7. En el presente ensayo se repiti siete veces los pasos 4.5, 4.6. Pero con distintas

graduaciones del caudal del fluido.

8. TABLA DE REGISTROS8.1. TABLA N 01: En esta tabla se registraron los volmenes, el tiempo, las presiones de

entrada y salida.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

0,0E+00 1,0E-05 2,0E-05 3,0E-05 4,0E-05 5,0E-05 6,0E-05

Prd

idasPrimarias

Hp

l(m)

Caudal - Q (m3/s)

Hpl vs Q


12/22




VOLMEN(lt)

TIEMPO (s)PRESIN

P1 (mm) P2 (mm)

0,2 28,58 354 86

0,2 28,65 340 119

0,2 28,89 345 109

0,2 30,36 338 109

0,2 30,54 333 127

0,2 35,43 310 161

0,2 108,05 425 400

9. TABLA DE DATOS PROCESADOS

9.1. CLCULO DE PERDIDAS PRIMARIAS (HPL)

Calculo de los caudales.

=( )

( )

=0.2

1000= 2 10

Entoces:

=2 1 0

28.6= 7.00 10 /

Calculo de la Perdida Primaria (HPL)

= 1 2

=354 86

1000

= 0.268

VOLMEN(m3)

TIEMPO (s) Q (m3/s) P1 (m) P2 (m) Hpl (m) log Q log Hpl

2,00E-04 28,6 7,00E-06 0,354 0,086 0,268 -5,15503 -0,57187

2,00E-04 28,7 6,98E-06 0,340 0,119 0,221 -5,15609 -0,65561

2,00E-04 28,9 6,92E-06 0,345 0,109 0,236 -5,15972 -0,62709


13/22




2,00E-04 30,4 6,59E-06 0,338 0,109 0,229 -5,18127 -0,64016

2,00E-04 30,5 6,55E-06 0,333 0,127 0,206 -5,18384 -0,68613

2,00E-04 35,4 5,64E-06 0,310 0,161 0,149 -5,24834 -0,82681

2,00E-04 108,1 1,85E-06 0,425 0,400 0,025 -5,73259 -1,60206

GRFICO N 1-1

GRFICO N 1-2

9.2. CLCULO DEL FACTOR DE FRICCIN (f)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,0E+00 1,0E-06 2,0E-06 3,0E-06 4,0E-06 5,0E-06 6,0E-06 7,0E-06 8,0E-06

PERDIDASPRIMARIA

S

Hp

l(m)

CAUDAL - Q (m3/s)

Q vs Hpl

-1,8

-1,6

-1,4

-1,2

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

-5,8 -5,7 -5,6 -5,5 -5,4 -5,3 -5,2 -5,1

logHpl

log Q

log Q vs log Hpl


14/22




TUBERA

LONGITUD(m)

DIAMETROINT. (m)

DIAMETROEXT. (m)

0.5 0.004 0.006

Calculo de la velocidad (V)

=4

( / )

=

4 7.00 10

(0.004) 3.1416 = 0.5569 /

Calculo del factor de friccin (f):

= 2

Despejando nos queda:

= 2

= 0.2680.004

0.5

2 9.81

0.6075

=0.1356

VOLMEN(m3)

TIEMPO(s)

Q (m3/s) V (m/s)V2

(m2/S2)Hpl (m) f log V log Hpl log f

2,00E-04 28,58 7,00E-06 0,5569 0,3101 0,268 0,1356 -0,25424 -0,57187 -0,86759

2,00E-04 28,65 6,98E-06 0,5555 0,3086 0,221 0,1124 -0,25530 -0,65561 -0,94921

2,00E-04 28,89 6,92E-06 0,5509 0,3035 0,236 0,1221 -0,25893 -0,62709 -0,91344

2,00E-04 30,36 6,59E-06 0,5242 0,2748 0,229 0,1308 -0,28048 -0,64016 -0,88341

2,00E-04 30,54 6,55E-06 0,5211 0,2716 0,206 0,1191 -0,28305 -0,68613 -0,92425

2,00E-04 35,43 5,64E-06 0,4492 0,2018 0,149 0,1159 -0,34755 -0,82681 -0,93592

2,00E-04 108,05 1,85E-06 0,1473 0,0217 0,025 0,1809 -0,83180 -1,60206 -0,74266


15/22




GRFICO N 2-1

GRFICO N 2-2

GRFICO N 2-3

-0,9

-0,8

-0,7

-0,6

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

-1,00 -0,95 -0,90 -0,85 -0,80 -0,75 -0,70

logV

log f

log V vs log f

-1,7

-1,5

-1,3

-1,1

-0,9

-0,7

-0,5

-1,00 -0,95 -0,90 -0,85 -0,80 -0,75 -0,70

logHp

l

log f

log Hpl vs log f


16/22




GRFICO N 2-4

-0,90

-0,80

-0,70

-0,60

-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-1,7 -1,5 -1,3 -1,1 -0,9 -0,7 -0,5

logV

log Hpl

log V vs log Hpl

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0,0E+00 1,0E-06 2,0E-06 3,0E-06 4,0E-06 5,0E-06 6,0E-06 7,0E-06 8,0E-06

Factord

eFricc

in

f

Caudal - Q (m3/s)

Q vs f


17/22




9.3. CLCULO DEL NMERO DE REYNOLDS (Re):

TUBERA FLUIDO

LONGITUD(m)

DIAMETROINT. (m)

DIAMETROEXT. (m)

TEMPERATURAC

VISCOSIDADCINEMTICA

(m2/s)

0.5 0.004 0.006 24.2 9.10E-07

Calculo del Nmero de Reynolds (Re):

=( / ) ( )

( / )

=

=. .

. =2449.122

VOLMEN(m3)

TIEMPO(s)

Q (m3/s) V (m/s) Hpl Re log V log Re

2,00E-04 28,58 7,00E-06 0,5569 0,2680 2449,122 -0,25424 3,38901

2,00E-04 28,65 6,98E-06 0,5555 0,2210 2443,138 -0,25530 3,38795

2,00E-04 28,89 6,92E-06 0,5509 0,2360 2422,842 -0,25893 3,38433

2,00E-04 30,36 6,59E-06 0,5242 0,2290 2305,531 -0,28048 3,36277

2,00E-04 30,54 6,55E-06 0,5211 0,2060 2291,942 -0,28305 3,36020

2,00E-04 35,43 5,64E-06 0,4492 0,1490 1975,611 -0,34755 3,295702,00E-04 108,05 1,85E-06 0,1473 0,0250 647,810 -0,83180 2,81145

GRFICO N 3-1


18/22




GRFICO N 3-2

GRFICO N 3-3

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1,50E-06 3,00E-06 4,50E-06 6,00E-06 7,50E-06

Re

Q(m3/s)

Re vs Q(m3/s)

-0,90

-0,80

-0,70

-0,60

-0,50-0,40

-0,30

-0,20

2,70 2,80 2,90 3,00 3,10 3,20 3,30 3,40 3,50

logV

log Re

log V vs log Re


19/22




0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

1,0E-06 3,0E-06 5,0E-06 7,0E-06

Prd

idasPrimarias

Hp

l(m)

Caudal - Q (m3/s)

Hpl vs Q


20/22




Sulla De La Cruz Denis Christian

CONCLUSIONES:1. En flujo turbulento los Nmeros de Reynolds calculados en el presente ensayo

cumple con la teoria pero en flujo laminar algunos datos no nos cumple.

2000 4000

TURBULENTO LAMINAR

Re Re

8519,477 CUMPLE 2449,122 NO CUMPLE





19606,655 CUMPLE 1975,611 CUMPLE

20257,318 CUMPLE 647,810 CUMPLE

2. A mayor caudal que pasa por la tubera, el factor prdida del carga es mayor en

flujo turbulento y en flujo laminar a mayor caudal el factor prdida de carga

disminuye.

0,015

0,017

0,019

0,0210,023

0,025

0,027

2,0E-05 3,5E-05 5,0E-05 6,5E-05

Factor

deFricc

in

f

Caudal - Q (m3/s)

Q vs f

0,08

0,10

0,12

0,140,16

0,18

0,20

0,0E+00 2,5E-06 5,0E-06 7,5E-06

Factor

deFricc

in

f

Caudal - Q (m3/s)

Q vs f

Laminar Turbulento

Transitorio

TURBULENTO LAMINAR


21/22




3. Se concluye que a mayor velocidad del fluido que pasa por la tubera, la

diferencia entre la presin de entrada y la presin de salida, tambies mayor

tanto en flujo turbulento como laminar.

RECOMENDACIONES:

1. Se recomienda que en el presente ensayo se lleve a cabo con distintos

caudales. Para evaluar la relacion entre caudal y el factor prdida de carga.

2. Se recomienda tener en cuenta el siguiente criterio.

2000 4000

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0

Ve

loc

ida

d(m/s)

Hpl (m)

VELOCIDAD vs Hpl

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,00 0,10 0,20 0,30

Ve

loc

ida

d

V

(m/s)

Hpl (m)

VELOCIDAD vs Hpl

TURBULENTO LAMINAR

Laminar Turbulento

Transitorio


22/22




3. Se recomienda que la equivalencia de un bar a metros columna de agua (m c

a), se debe realizar a la altitud que se esta ejecutando el ensayo. Como por

ejmplo nuestro ensayo se llevo a cabo a una altitud de 3279 m.s.n.m.

ALTITUD(m.s.n.m.)

PRESIN(mm Hg)

3000 526

4000 462

Luego, se procede a interpolar para obtener el valor de la presin a una altitud

de 3279 m.s.n.m.

ALTITUD

(m.s.n.m.)

PRESIN

(mm Hg)3000 526

3279 x

4000 462

526

526 462=

3279 3000

3000 4000

= 508.144

Como,

10.3323 . . 760

' 508.144

= 6.908 . . .

Entonces, a la altitud de 3279 m.s.n.m.:

= . . .

4 Flujo Turbulento y Laminar

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