MECNICA DE FLUIDOS II

FACULTAD DE INGENIERIA ARQUITECTURA Y URBANISMO.ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVL.

ALUMNO: DELFIN BERNAL, Alfredo Emilio

CURSO: MECNICA DE FLUIDOS IIDOCENTE: Ing. CORONADO ZULUETA, Omar

CICLO:V

PIMENTEL 2012

12 de Octubre del 2012

CLCULO DE PERDIDAS DE CARGAS DE FRICCIN EN TUBERAS1. INTRODUCCION: En el presente informe se ver detallado el trabajo realizado en el laboratorio de hidrulica el da domingo 07 de octubre. Para la prctica de laboratorio realizada se hizo uso del banco hidrulico que nos proporcion los datos requeridos para calcular las prdidas de carga de friccin en tuberas.El comportamiento de un fluido, en particular en lo que se refiere alas prdidas de energa, depende de que el flujo sea laminar o turbulento. Por tanto, en el siguiente laboratorio se calcularn las magnitudes de dichas prdidas (prdida de friccin) ocurridas por estas fuentes mediante datos experimentales, siendo elcomportamiento delfluido en rgimenlaminar. Adems, se hace referencia a las frmulas tericas utilizadas para elclculo de dichas prdidas.2. MARCO TEORICO:Para la de terminacin de caudales y posteriormente las velocidades y el nmero de Reynolds, hemos empleado casi siempre lo que es el Banco Hidrulico y adems la diferencia es que en este ensayo hemos utilizado El manmetro de H2o.Para un mejor estudio y comprensin de los temas, tanto en clase como en el laboratorio se ha hecho uso de las siguientes bibliografas, el libro de Arturo rocha felices, apuntes de aula y laboratorio. Para determinar caudales, se sabe que el caudal es volumen sobre el tiempo, y se emplea la formula siguiente:

En la cual despejando: Podemos hallar la velocidad:

Para el mejor entendimiento del tema se dar las siguientes definiciones:Caudal: Caudal es la cantidad de fluido que avanza en una unidad de tiempo. Se denomina tambin "Caudal volumtrico" o "ndice de flujo fluido", que puede ser expresado en masa o en volumen.

Numero de Reynolds: El nmero de Reynolds (Re) es un nmero adimensional utilizado en mecnica de fluidos, diseo de reactores y fenmenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido.El nmero de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensin tpica de un flujo en una expresin adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinmica de fluidos. Dicho nmero o combinacin adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (nmero de Reynolds pequeo) o turbulento (nmero de Reynolds grande).

Desde un punto de vista matemtico el nmero de Reynolds de un problema o situacin concreta se define por medio de la siguiente frmula:

Prdida de Carga: La prdida de carga en una tubera o canal, es la prdida de energa dinmica del fluido debido a la friccin de las partculas del fluido entre s y contra las paredes de la tubera que las contiene. 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, la presencia de una vlvula, etc.Perdida de carga por friccin en Tuberas:Para el clculo de las prdidas de carga por friccin (hf) se emplea la formula de Darcy la cual es la siguiente:

De donde:Hf= Perdida de carga por FriccinF=Factor de Friccin

La prdida de carga continua es directamente proporcional a la velocidad del lquido y a la longitud del tramo de tubera que estamos considerando, e inversamente proporcional a su dimetro.El factor de friccin (f) es adimensional y es funcin del nmero de Reynolds y de la rugosidad relativa de la tubera, parmetro que da idea de la magnitud de las asperezas de su superficie interior:

Es un hecho demostrado que la rugosidad relativa no influye sobre f en rgimen laminar (Re < 2000), ya que el rozamiento se debe fundamentalmente a la friccin de unas capas de fluido sobre otras y no de stas sobre las paredes de la tubera. Sin embargo, para Re > 2000 las cosas cambian y la rugosidad relativa adquiere notable importancia, como veremos posteriormente.Para determinar el valor del factor de Friccin cuando es un flujo laminar se utiliza la siguiente frmula:

Para determinar el valor del factor de Friccin cuando es un flujo turbulento se utiliza la Formula de Nikuradse o la formula de Colebrook:Nikuradse:

Colebrook:

3. OBJETIVOS: El principal objetivo de este ensayo o prctica de laboratorio es poder determinar o calcular las prdidas de carga por Friccin aplicando la formula de Darcy, y para la obtencin del factor de Friccin se debe emplear la formula de Nikuradse o Colebrook cuando es un flujo turbulento y cuando es laminar: 64/Re. Tener conocimiento de que al aumentar la velocidad del flujo ya sea en ensayo laminar o turbulento las prdidas de cargas aumentaran y saber tambin que cuando aumentas el dimetro hay menor perdida de carga. Realizar comparaciones entre los datos obtenidos y los tericos.

4. INSTRUMENTOS Y MATERIALES: Banco Hidrulico Manmetro de H2o Cronmetro Manguera 6mm Probeta Agua

5. PROCEDIMIENTO:5.1. FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO Realizamos 6 lecturas para flujo laminar, obteniendo su respectivo volumen al llenarse cierta cantidad de agua en la probeta y su respectivo tiempo, en el cual obtendremos el caudal respectivo. En este caso hemos empezado de menor a mayor velocidad. Para luego despus poder hallar las velocidades. Para el Flujo Turbulento tambin calculamos volumen con su respectivo tiempo, hallando caudales, realizando 6 lecturas para diferentes caudales. Para luego despus poder hallar las velocidades. Despus de calculado los respectivos caudales en los 2 distintos flujos, se debe de empezar a determinar las prdidas de carga en cada lectura tomada para determinar cunto es su prdida de carga por Friccin.

6. DATOS OBTENIDOS:

En Flujo LaminarDATOS OBETENIDOS

TIEMPO (SEG)Temperatura del agua del ensayo es de 27.9CVOLUMEN ( ML)

25.5756

19.67101

19.68126

13.61115

15.29138

13.93124

En Flujo TurbulentoDATOS OBETENIDOS

TIEMPO (SEG)Temperatura del agua del ensayo es de 27.9CVOLUMEN ( ML)

5.19218

5.30220

5.47209

5.23197

6.06176

8.54162

Dimetro tubera: 4mm Temperatura: 27.9C

Temperatura(C)Viscosidad Cinemtica( )

25 8.94 x

30 8.03 x

Frmulas a utilizar:Q = V / TDonde: V= volumen T=tiempoV = Q / ADonde: V= velocidadA= area

Re =

Ecuacin de Darcy:

Como hallar f:Re2200--------Nikuradse o ColebrookNikuradse: Colebrook:

7. RESULTADOS:

7.1. En Flujo Laminar

Volumen ()Tiempo(s)Caudal Lecturas del manmetroPerdida de carga(mm)

(mm)(mm)

5.625.572.19025924217

1.0119.675.13527921168

1.2619.686.402296191105

1.1513.618.450304178126

1.3815.299.026332139193

1.2413.938.902348115233

7.2. En Flujo TurbulentoVolumen ()Tiempo(s)Caudal Lecturas del manmetroPerdida de carga(bar)

2.185.194.21.050.810.24

2.205.304.1511.120.900.22

2.095.473.8211.341.140.20

1.975.233.8761.551.400.15

1.766.062.3042.302.100.20

1.628.541.8972.432.400.03

8. CONCLUSIONES:

Al trmino del ensayo hemos aprendido a calcular caudales, a hallar el factor de Friccin, pero lo ms importante era calcular la perdida de Friccin por el mtodo de Darcy. El rgimen laminar se consigue con baja velocidad del agua en la tubera. El ensayo nos ha brindado los mejores conocimientos, para que en futuro no muy lejano lo apliquemos en nuestra carrera como futuros ingenieros civiles que vamos hacer, pero sobre todo tratar de hacer todo lo posible por no cometer errores y trabajar siempre honradamente. Al aumentar el caudal, las prdidas se hacen mayores, establecindose una relacin directamente proporcional. De igual manera es el comportamiento de las prdidas por unidad de longitud, respecto a la variacin del caudal. Para realizar el estudio se deber tomar en cuenta la diferenciacin entre losflujoslaminaresylosturbulentosparalocualrecurriremosalnmerodeReynolds.

9. ANEXOS:

BANCO HIDRAULICO EN EL QUE DESARROLLAMOS NUESTRO ENSAYO.

VALVULA CON LA QUE AUMENTAMOS O DISMINUIMOS EL CAUDAL DEL AGUA.

IMAGEN DONDE SE MUESTRA LAS PERDIDAS DE CARGAS EN TUBERIAS BREVE DESCRIPCION.

MANOMETROS DE MEDICION PARA EL ENSAYO DE FLUJO LAMINAR.

BAROMETRO DE MEDICION PARA EL ENSAYO DE FLUJO TURBULENTO.

MANIPULACION DE LA MANGUERA PARA LLENAR LA PROBETA Y CALCULAR NUESTRO CAUDAL.

LLENADO DE LA PROBETA EN UN TIEMPO DETERMINADO PARA CALCULAR NUESTROS CAUDALES EN EL ENSAYO.

MEDICION DE NUESTRO VOLUMEN OBTENIDO EN CIERTO TIEMPO .

INGENIERIA CIVIL