Instituto Tecnológico de TijuanaIngeniería Química

Laboratorio Integral

Práctica # 3

“ Planta Piloto Para Mecánica de Fluidos”

Alumnos:Luis López Nítida

Mojarro Ortiz RamiroRentería García César HoracioArredondo Flores David Israel

Tijuana, 28 de febrero de 2011

Introducción

La presión que se origina en la superficie libre de los líquidos contenidos en tubos capilares, o en gotas líquidas se denomina presión capilar. Se produce debido a la tensión superficial. En una gota es inversamente proporcional a su radio, llegando a alcanzar valores considerables.

Por ejemplo, en una gota de mercurio de una diezmilésima de milímetro de diámetro hay una presión capilar de 100 atmósferas. La presión hidrostática corresponde al cociente entre la fuerza normal F que actúa, en el seno de un fluido, sobre una cara de un cuerpo y que es independiente de la orientación de ésta.

Depende únicamente de la profundidad a la que se encuentra situado el elemento considerado. La de un vapor, que se encuentra en equilibrio dinámico con un sólido o líquido a una temperatura cualquiera y que depende únicamente de dicha temperatura y no del volumen, se designa con el nombre de presión de vapor o saturación.

Objetivo

Calcular el factor de fricción en los tubos de vidrio DN15 (diámetro = 0.0173 m) y DN25 (diámetro = 0.026 m). Y en los tubos de acero inoxidable DN15 (diámetro = 0.0183 m) y DN25 (diámetro = 0.0297 m).

Haciendo pasar el agua por los tubos de vidrio DN15 y DN25 alternativamente y diferentes flujos, calcular el factor de fricción de Fanning por medio de la expresión que la define, esto es:

LG

PDf

v

PP

L

Df Lo

2

52

2

32

214

1

Material

Planta Piloto para mecánica de fluidos.

Procedimiento

El experimento se inicia con el procedimiento de marcha de la planta piloto, llenando el tanque de agua e poniendo en marcha la bomba.

A continuación, hay que purgar las válvulas de toma de presión de acuerdo al mismo procedimiento de marcha.

Una vez puesta a punto, se hace pasar el agua solamente por el tubo DN15 de vidrio incrementando el flujo desde 2m³/hr hasta 10 m³/hr.

Realizar el mismo experimento para el tubo DN25 de vidrio. Y de igual manera para los tubos de acero inoxidable.

Para cada valor de flujo, determinar la diferencia de presión que marca el manómetro diferencial, colocado a la izquierda del equipo. Considerar que la longitud entre las tomas de presión es de 0.8 m.

Una vez obtenidos los datos del flujo y perdidas de presión, se calcula el factor de fricción y el numero de Reynolds para cada caso, elaborando con ellos una tabla de factor de fricción Vs. Reynolds. Luego se crea una grafica con ellos y se debe obtener una correlación, que permita calcular el factor de fricción mediante la sustitución del Re.

Dv

Re

Cálculos y Resultados

Tubo DN15 (Vidrio)

P Diámetro (m)

Longitud (m) Gasto (kg/m³) Fanning Reynolds ln(Fa) ln(Re)

0.0173 0.8 0.001805556 1000 43996.3816 0.001 0.00806279 132884.67 -4.82049523 11.79723689

0.0173 0.8 0.001666667 1000 40663.3224 0.001 0.00874572 122662.794 -4.73919104 11.71719436

0.0173 0.8 0.001388889 1000 27997.6974 0.001 0.00867117 102218.983 -4.74775193 11.53487268

0.0173 0.8 0.001111111 1000 17998.5197 0.001 0.00870988 81775.1787 -4.7432974 11.31172904

0.0173 0.8 0.000833333 1000 11332.4013 0.001 0.00974933 61331.3844 -4.63055679 11.02404697

0.0173 0.8 0.000555556 1000 5999.50658 0.001 0.01161317 40887.593 -4.45561551 10.61858195

0.0173 0.8 0.000277778 1000 1999.83553 0.001 0.01548423 20443.7965 -4.16793344 9.925434766

   

ln (Fa) vs ln (Re) (Tubo DN15 Vidrio)

y = -0.334x - 0.8961

R2 = 0.9534

-4.9

-4.8

-4.7

-4.6

-4.5

-4.4

-4.3

-4.2

-4.1

9.5 10 10.5 11 11.5 12

ln (Re)

ln (F

a) Serie1

Lineal (Serie1)

L=.80 m

Tubo DN15 de Acero Inoxidable

P Diámetro (m) L (m) Gasto Fanning Reynolds ln(Fa) ln(Re)

0.0183 0.8 0.00205555 100027997.697

4 0.001 0.00524302 143016.806 -5.25085775 11.87071743

0.0183 0.8 0.00194444 1000 25331.25 0.001 0.0053013 135286.224 -5.23980234 11.81514799

0.0183 0.8 0.00166666 100018665.131

6 0.001 0.00531682 115959.422 -5.2368792 11.6609956

0.0183 0.8 0.00138888 100013332.236

8 0.001 0.00546876 96632.6196 -5.20870353 11.47867164

0.0183 0.8 0.00111111 10009332.5657

9 0.001 0.00598139 77306.5131 -5.11910217 11.25553349

0.0183 0.8 0.0008333 10005332.8947

4 0.001 0.00607681 57977.6236 -5.10327581 10.96781242

0.0183 0.8 0.0005555 10002666.4473

7 0.001 0.00683723 38649.4299 -4.98537276 10.5622873

0.0183 0.8 0.00027777 1000666.61184

2 0.001 0.00683624 19326.1065 -4.98551677 9.869212127

ln (Fa) vs ln (Re) (Tubo DN 15 Acero inoxidable)

y = -0.1526x - 3.4349

R2 = 0.9079

-5.3

-5.25

-5.2

-5.15

-5.1

-5.05

-5

-4.95

-4.9

0 2 4 6 8 10 12 14

ln (Re)

ln (F

a) Serie1

Lineal (Serie1)

L=.80 m

Tubo DN 25 (Vidrio)

P Diámetro

(m) L (m) GastoDensidad

(kg/m³) Fanning Reynolds ln(Fa) ln(Re)

0.026 0.8 0.0027777 1000 11332.4013 0.001 0.00672787 136026.057 -5.00149622 11.82060174

0.026 0.8 0.0025 1000 7332.73026 0.001 0.00537418 122426.879 -5.22614927 11.71526923

0.026 0.8 0.0022222 1000 5999.50658 0.001 0.00556514 108822.804 -5.19123389 11.59747619

0.026 0.8 0.00194444 1000 4656.2829 0.001 0.00564127 95220.6885 -5.17764629 11.46395251

0.026 0.8 0.00166666 1000 3333.05921 0.001 0.00549636 81617.5931 -5.20366841 11.30980012

0.026 0.8 0.00138888 1000 2666.44737 0.001 0.00633184 68014.4976 -5.06216405 11.12747616

0.026 0.8 0.00111111 1000 1999.83553 0.001 0.00742005 54411.8919 -4.90356982 10.90433801

0.026 0.8 0.0008333 1000 1333.22368 0.001 0.00879482 40807.3274 -4.73359278 10.61661694

0.026 0.8 0.00055555 1000 666.611842 0.001 0.00989357 27205.7011 -4.61586974 10.21118183

0.026 0.8 0.000277777 1000 266.644737 0.001 0.01582949 13602.9485 -4.14588052 9.51804185

   

ln (Re) Vs. ln(Fa) Tubo DN25 (Vidrio)

y = -0.4408x - 0.0643

R2 = 0.8805

-6

-5.5

-5

-4.5

-4

8.5 9.5 10.5 11.5 12.5

ln(Re)

ln(F

a)

Tubo DN25 (Acero Inoxidable)

P Diametro

(m) L (m) GastoDensidad

(kg/m³) Fannig Reynolds ln(Fa) ln(Re)

0.0297 0.8 0.0027777 1000 5332.89474 0.001 0.00615792 119080.05 -5.0900154911.6875512

3

0.0297 0.8 0.0025 1000 3999.67105 0.001 0.00570146 107175.046 -5.1670325311.5822187

2

0.0297 0.8 0.0022222 1000 3333.05821 0.001 0.00601338 95265.7547 -5.1137683211.4644256

8

0.0297 0.8 0.00194444 1000 2666.44737 0.001 0.00628327 83358.1785 -5.0698642111.3309020

1

0.0297 0.8 0.0016666 1000 1999.83553 0.001 0.00641466 71447.1726 -5.0491694911.1767136

1

0.0297 0.8 0.00138888 1000 1333.22368 0.001 0.00615766 59541.3111 -5.0900586910.9944256

5

0.0297 0.8 0.00111111 1000 666.611842 0.001 0.00481062 47633.3061 -5.33692957 10.7712875

0.0297 0.8 0.00083333 1000 399.967105 0.001 0.00513136 35724.8724 -5.2723850510.4836024

3

0.0297 0.8 0.00055555 1000 266.644737 0.001 0.00769713 23816.4387 -4.8669079410.0781313

2

   

ln (Fa) vs ln (Re) (Tubo DN25 Acero inoxidable)

y = -0.0354x - 4.7257

R2 = 0.0198

-5.4

-5.3

-5.2

-5.1

-5

-4.9

-4.8

9.8 10 10.2 10.4 10.6 10.8 11 11.2 11.4 11.6 11.8

ln (Re)

ln (

Fa)

Grafico de tubos con Diferentes Diámetros

Tubos ln(Fa) Vs. ln(Re)

-5.5

-5

-4.5

-4

-3.5

-3

-2.5

-2

9 9.5 10 10.5 11 11.5 12

ln(Re)

ln(F

a)

DN 15Vidrio

DN 25A. Inox.

DN 15A. Inox.

DN 25Vidrio