UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS (UPC)
Curso: Mecánica de fluidos Sección: C!"
#e$a: La%ora&orio N' " Profesor: Sance Veras&e*ui +illia$ Mar&in Alu$nos: , Ru**ier- Vilce Villacor&a , .ean Carlos Vilce , /uiller$o An*ulo ,Mas Mende .onn Anderson Anderson
INTRODUCCION AL CURSO: 1
La Mecánica de 0luidos es la disci1lina 2ue es&udia el co$1or&a$ien&o es&á&ico - diná$ico de un fluido3 En&endere$os co$o fluido cual2uier su%s&ancia (l42uida o *aseosa) 2ue se defor$a en for$a con&inua cuando se e5erce so%re ella un esfuero de cialle3 Los fluidos se diferencian de los sólido sólidoss %ásica %ásica$en $en&e &e 1or su es&ruc es&ruc&ur &ura a $olecu $olecular lar33 Es&os Es&os 6l&i$o 6l&i$oss 1oseen 1oseen una *ran *ran densid densidad ad $olecular con fueras in&er$oleculares coesi7as fuer&es 2ue 1er$i&en 2ue el sólido $an&en*a su for$a - 2ue sea $u- d if4cil defor$arlos3 Los l42uidos 1oseen un es1acio in&er$olecular $a-or 2ue el de los sólidos con fueras coesi7as $enores 1or lo 2ue las 1ar&4culas &ienen $a-or li%er&ad de $o7i$ien&o3 Ade$ás ocu1an un 7olu$en fi5o inde1endien&e de la for$a de 8es&e3 Los /ases 1oseen un es1acio in&er$olecular a6n $a-or $a-or33 La a&racc a&racción ión in&er$ in&er$olec olecula ularr es 1rác&ic 1rác&ica$en a$en&e &e des1rec des1recia% ia%le le 1or lo 2ue se defor$ defor$an an fácil$en&e9 son co$1resi%les - llenan el 7olu$en del reci1ien&e 2ue los con&iene3 Si %ien %ien la es&r es&ruc uc&u &ura ra $ole $olecu cula larr de los los flui fluido doss es i$1o i$1or& r&an an&e &e no sir7 sir7e e 1ara 1ara desc descri ri%i %irr el co$1or&a$ien&o de 8es&os en re1oso o $o7i$ien&o3 Es 1or 8es&o 2ue el es&udio de los fluidos se realia carac&eriando el 7alor $edio o $acroscó1ico de la 7aria%le de in&ers (7elocidad9 1resión9 e&c3)9 donde 8es&e 7alor $edio se e7al6a en un 7olu$en 1e2ue;o con un *ran n6$ero de $olculas3 Su1ondre$os ade$ás 2ue las 1ro1iedades del fluido co$o las 7aria%les del flu5o 7ar4an en for$a con&inua - o$o*nea de un 1un&o a o&ro del fluido3
MARCO TEORICO: Definición de fluido: Un fluido es 1ar&e de un es&ado de la $a&eria la cual no &iene un 7olu$en definido9 sino 2ue ado1&a la for$a del reci1ien&e 2ue lo con&iene a diferencia de los sólidos9 los cuales &ienen for$a - 7olu$en definido3 Los fluidos &ienen la ca1acidad de fluir9 es decir9 1uede ser &ras7asada de un reci1ien&e a o&ro3 Den&ro de la clasificación de fluidos9 los l42uidos - *ases 1resen&an 1ro1iedades diferen&es3 A$%os &i1os de fluidos9 &ienen la 1ro1iedad de no &ener for$a 1ro1ia - 2ue es&os es&os flu-en al a1licarles fueras e<&ernas3 La diferencia es&á en la lla$ada co$1resi%ilidad3 Para el caso de los *ases es&os 1ueden ser co$1ri$idos reduciendo su 7olu$en3 Por lo &an&o: = Los *ases son co$1resi%les
2
= Los l42uidos son 1rác&ica$en&e inco$1resi%les3 EXPERIENCIA N° 1: Apaa!o de O"#one
Re$nold"
"3 IN#R>DUCCI?N3, Si considera$os el flu5o unifor$e - 1er$anen&e9 con&ar con una cons&an&e9 es&e flu5o a su diferen&es re*4$enes $edian&e el n6$ero de
en una &u%er4a co$o de &al $odo 2ue 1oda$os dis&ri%ución de 7elocidad 7e 1uede es&ar en es&o se de&er$ina Re-nolds3
En el caso de la ecuación de ener*4a9 en un sis&e$a de &u%er4as con fluido circulan&e9 a 1ar&e del $a&erial con el 2ue es&án confeccionados9 a- 2ue &ener en cuen&a los accesorios 2ue nos 1er$i&en redireccionar el sen&ido del flu5o9 $edir la 1resión en cier&os 1un&os9 es&i$ar el caudal9 di7idir el fluido 2ue 1asa 1or la &u%er4as@ la 7iscosidad del fluido &rans1or&ado9 la dis&ancia recorrida9 carac&er4s&icas 2ue ocasionan una 1rdida de ener*4a de%ida a la fricción a los accesorios incluidos en el sis&e$a3 Es necesario cuan&ificar es&as 1rdidas de ener*4a o car*a 1or fricción - 1or accesorio9 -a 2ue i$1lican una dis$inución de ener*4a en el sis&e$a3 Ca%e indicar 2ue en es&e e<1eri$en&o solo se &o$ara en cuen&a la 1erdida de car*a 1or fricción de%ido a 2ue no se considerara accesorios en el sis&e$a de &u%er4a3
3 MARC> #E?RIC>3, #ANBUE DE REN>LDS Los diferen&es re*4$enes de flu5o - la asi*nación de 7alores nu$ricos de cada uno fueron re1or&ados 1or 1ri$era 7e 1or >s%orne Re-nolds en "3 Re-nolds o%ser7ó 2ue el &i1o de flu5o ad2uirido 1or un l42uido 2ue flu-e den&ro de una &u%er4a de1ende de la 7elocidad del l42uido9 el diá$e&ro de la &u%er4a - de al*unas 1ro1iedades f4sicas del fluido3 As49 el n6$ero de Re-nolds es un n6$ero adi$ensional 2ue relaciona las 1ro1iedades f4sicas del fluido9 su 7elocidad - la *eo$e&r4a del duc&o 1or el 2ue flu-e - es&á dado 1or: Re=VD/v
V: 7elocidad $edia del flu5o ($Fs) v : 7iscosidad cine$á&ica del fluido ($Fs)
D: Diá$e&ro de la &u%er4a ($) Caudal:
Can&idad de l42uido 2ue 1asa en un cier&o &ie$1o3 Concre&a$en&e9 el caudal ser4a el 7olu$en de l42uido 2ue circula di7idido el &ie$1o3 Pero a su 7e &a$%in e
V = A V t ⋅
Caudal (HL#"J@ $Fs) 3
Es el área (HLJ@ $) Es la 7elocidad lineal 1ro$edio3 (HL#"J@ $Fs) /eneral$en&e cuando el n6$ero de Re-nolds se encuen&ra 1or de%a5o de "KK se sa%e 2ue el flu5o es la$inar9 el in&er7alo en&re "KK - KKK se considera co$o flu5o de &ransición 1ara 7alores $a-ores de KKK se considera co$o flu5o &ur%ulen&o3 Es&e *ru1o adi$ensional es uno de los 1ará$e&ros $ás u&iliados en los di7ersos ca$1os de la In*enier4a Tipos de flujos: •
•
•
0lu5o La$inar: Cuando un l42uido flu-e en un &u%o - su 7elocidad es %a5a9 flu-e en l4neas 1aralelas a lo lar*o del e5e del &u%o3 (Re KK) 0lu5o en #ransición: El 1aso de r*i$en la$inar a &ur%ulen&o no es in$edia&o9 sino 2ue e
Cuando el fluido se encuen&ra den&ro del r*i$en la$inar (7elocidades %a5as)9 el coloran&e a1arece co$o una l4nea 1erfec&a$en&e definida9 cuando se encuen&ra den&ro de la ona de &ransición (7elocidades $edias)9 el coloran&e se 7a dis1ersando a lo lar*o de la &u%er4a cuando se encuen&ra En el r*i$en &ur%ulen&o (7elocidades al&as) el coloran&e se difunde a &ra7s de &oda la corrien&e .
3 >.E#IV>S ESPECQ0IC>S3 , •
•
•
4.
De&er$inar el r*i$en al 2ue es&á so$e&ido un flu5o $edian&e el #an2ue de Re-nolds en el 1ri$er ensa-o3 Calcular el caudal 2ue 1asa 1or el &an2ue de Re-nolds9 $edian&e el $&odo 7olu$&rico3 Calcular el n6$ero de Re-nolds del flu5o e iden&ificar en 2u r*i$en se encuen&ra3
#ANBUE DE REN>LDS3 , %&1MATERIALES& ' • • • • •
•
A1ara&o de Re-nolds Coloran&e (aul de $e&ileno) A*ua #er$ó$e&ro di*i&al LCD, K3" C Crono$e&ro di*i&al LCD Reci1ien&e *raduado
%&1PROCEDIMIENTO& ' •
A%rir la 7ál7ula de a%as&eci$ien&o de a*ua del &an2ue de Re-nolds9 de5ar 2ue el a*ua alcance el %orde del re%ose del &an2ue9 u%icado en la 1ar&e su1erior dereca del &an2ue3
4
•
(i)ua 1& Tan*ue de Re$nold" li"!o paa efec!ua el en"a$o& A%rir la 7ál7ula de salida del &u%o de 7idrio del &an2ue de Re-nolds - a%rirla de &al for$a 2ue no 1ase a*ua 1or el 7er&edero de salida - lo*rando 2ue el flu5o 1ase 1or la &u%er4a de 7idrio3 Una 7e 2ue se lo*re 2ue &odo el flu5o 1ase 1or la &u%er4a de 7idrio se 1rocede a iniciar los ensa-os:
Una 7e es&a%iliado el flu5o en el anco de &u%er4as9 a%rir la 7ál7ula 2ue con&rola el flu5o del Coloran&e (aul de $e&ileno) - de5ar 2ue in*rese a la &u%er4a de 7idrio 1or $edio de la &o%era u%icada a la en&rada3 Visualiar có$o se co$1or&a el flu5o en la &u%er4a3
5
(i)ua +& Recipien!e con el coloan!e ,a-ul de .e!ileno/&
•
(i)ua 0& Coloan!e flu$endo a !a2" del !u#o con a)ua& Medir el caudal (B)9 aciendo uso del reci1ien&e *raduado u%icado al final de la &u%er4a9 seleccionar un 7olu$en a llenar (Vol) - &o$ar el&ie$1o (&)3
•
6
(i)ua %& Recipien!e "iendo llenado paa la .edición del caudal ,3/& •
• •
•
Calcular la 7elocidad (V) a 1ar&ir de V BFA Siendo (A) el área de la &u%er4a de 7idrio3 #eniendo en cuen&a 2ue el diá$e&ro in&erno de la &u%er4a es "3 $$3 Calcular el n6$ero de Re-nolds en %ase a la ecuación de &eor4a3 Clasificar el flu5o en función al n6$ero de Re-nolds allado - ano&ar el resul&ado3 Re1e&ir el 1rocedi$ien&o 7ariando cada 7e la 7elocidad del flu5o 1or $edio de la 7ál7ula u%icada al final de la &u%er4a de 7idrio3
%&+C4LCULOS (5RMULA DE RE6NOLDS ℜ=
VD Fuerzainercia = v Fuerza de viscocidad
7
•
•
Para allar la 7iscosidad9 se de%e 7erificar la &a%la $os&rada a con&inuación9 la cual se analia se*6n la &e$1era&ura del fluido3 Para el ensa-o la &e$1era&ura considerada fue de KC9 se*6n lo es1ecificó el 1rofesor del curso3
Co$o es1ecifica$os9 con a-uda de la &a%la de&er$inare$os la 7iscosidad del fluido3 De%ido a 2ue nues&ras &e$1era&uras fueron de KC
−6
v =1,00 x 10
•
m s
2
El diá$e&ro de la &u%er4a es un da&o conocido D K3K" $
•
Para de&er$inar la 7elocidad &o$a$os el Volu$en del a*ua (Vol) - el #ie$1o (&) &res 7eces (en TKK9 "KKK - "TKK) $l 1or 1rue%a - as4 1oder de&er$inar el caudal3 Se calcula el caudal $edian&e la si*uien&e fór$ula: 3
Vol m Q t s =
Para calcular la 7elocidad (V)
V =
Q A
Para allar el área de la &u%er4a9 fue necesario sa%er el diá$e&ro in&erno de s&a9 la cual es de "3KKc$3
8
Área ( A ) 7,85398 x 10 5 m2 −
=
%&0DATOS O7TENIDOS Prueba Nro.
Vol (ml)
1
250
2
220
3
1!5
Vol (l)
t Q Q (l/s) (s) (m3/s) 18 0.0013 1.35E0.25 5 51 0 18 0.0011 1.18E0.22 83 0 0.1! 0.005# 5.#!E32 5 " 0
A (m2) V (m/s)
Re
!.85E- 0.01!2 1!2.05 05 0 "# !.85E- 0.0150 150.5" 05 82 !.85E- 0.0" ".30 05 3 2"
Flujo F$%&' $ANAR F$%&' $ANAR F$%&' $ANAR
C8lculo paa 9alla el N.eo de Re$nold" ,Re/
ℜ=
VD v
Siendo: V: Velocidad del flu5o ($Fs) 7: Viscosidad cine$á&ica del fluido ($Fs) D: Diá$e&ro de la &u%er4a ($) • • •
0lu5o La$inar (ReKK) 0lu5o en #ransición (KKReKKK) 0lu5o #ur%ulen&o (KKKRe)
%&%CONCLUSIONES
Lue*o de recolec&ar da&os co$o #e$1era&ura - Volu$en en un #ie$1o de&er$inado9 se lo*raron allar o&ras 7aria%les co$o Caudal9 Velocidad9 N6$ero de Re-nolds9 e&c3
Procesando es&os da&os9 se lo*ró de&er$inar el #i1o de 0lu5o 2ue se 1resen&aron en las K1rue%as realiadas en el la%ora&orio
Se*6n las 1rue%as realiadas9 se dio co$o resul&ado 2ue en &odas se 1resencia%a 2ue el flu5o era de &i1o La.ina 9
7i#lio)af;a: < <
9!!p":==e"&"lide"9ae&ne!=callec>l=pac!ica'de'la#oa!oio'e$nol" 9!!p:==???&acade.ia&edu=@0B@=1info.edela#oa!oioNu.e odeRe$nold"
Epeiencia No& +: (unda.en!o" paa la .edición de caudal (unciona.ien!o del #anco de en"a$o":
La %o$%a (P") i$1ulsa el a*ua desde el de1ósi&o () a la &u%er4a de ali$en&ación3 Los *rifos (V"333V!) 1er$i&en seleccionar el &ra -ec&o de $edición3 Los *rifos de cierre de los de$ás &ra-ec&os de $edición se cierran3 El caudal se a5us&a con la 7ál7ula de re*ulación de 1recisión (V"K)3 El caudal se 1uede leer direc&a$en&e en el ro&á$e&ro (0I")3 Delan&e - de&rás del ele$en&o a es&udiar se 1uede $edir la 1resión diferencial en los 1un&os de $edición3 Ade$ás9 se 1uede $edir la 1resión es&á&ica en el ele$en&o3 Una 7e 2ue a a&ra7esado el &ra-ec&o de &u%o9 el a*ua se de7uel7e al de1ósi&o ()3 El reflu5o se 1uede $odificar con el *rifo de cierre (V) en el re&orno3 De es&e $odo la 1resión en el sis&e$a &a$%in se 1uede ada1&ar a los ins&ru$en&os de $edición3 El *rifo de &res 74as (V) 1er$i&e des7iar el a*ua al de1ósi&o " 1ara de&er$inar la ca1acidad en li&ros3
O#>e!io del en"a$o: Co$1ro%ación de la 1recisión de $edida del ro&á$e&ro
In"!u.en!o" $ Co.ponen!e": anco de #u%er4as A*ua Ro&á$e&ro Cronó$e&ro di*i&al
Pepaación del en"a$o: Para una $edición co$1ara&i7a se de%e llenar con a*ua el de1ósi&o de $edición " as&a 2ue se 1ueda leer el ni7el de a*ua en el indicador de ni7el de llenado3 A &al fin9 1roceder co$o si*ue: • •
• •
•
Cerrar el *rifo de %ola VW - a%rir los *rifos de cierre V" - V3 A5us&ar el *rifo de &res 74as V de &al $odo 2ue el a*ua flu-a al de1ósi&o 3 Conec&ar la %o$%a3 A5us&ar un caudal 1e2ue;o con la 7ál7ula de re*ulación de 1recisión V"K3 Poner el *rifo de &res 74as V en la 1osición 1ara el llenado de " llenar con a*ua el de1ósi&o as&a 2ue 5us&a$en&e se 1ueda 7er el ni7el en la escala de ni7el de llenado3 A5us&ar a con&inuación el *rifo de &res 74as V de &al $odo 2ue el a*ua flu-a al de1ósi&o 3
E>ecución del en"a$o: •
•
•
•
•
Leer - a1un&ar el ni7el de llenado inicial del de1ósi&o " en la escala del de1ósi&o de ni7el de llenado del ni7el del de1ósi&o "3 A5us&ar - a1un&ar el caudal a co$1ro%ar con la 7ál7ula de re*ulación de 1recisión V"K - el caudal4$e&ro 0I"3 Iniciar en&onces al $is$o &ie$1o la $edición de &ie$1o - 1oner el *rifo de &res 74as en la 1osición "3 .us&o an&es del final de la escala de ni7el de llenado (K c$) se de%e 7ol7er a finaliar la $edición de &ie$1o - 1oner el *rifo de &res 74as en la 1osición 3 Al final se de%e leer - a1un&ar el ni7el alcanado - la diferencia de &ie$1o3 En %ase a la diferencia de &ie$1o - el 7olu$en 2ue se a llenado en es&e &ie$1o se calcula el flu5o 7olu$&rico for$ando el cocien&e3 X7Y X& B
Ealuación del en"a$o: #a%la Nro3 3" Ro&á$e&ro Volu$en B calculado Des7iación acu$ulado (Z) Prue%a #ie$1o Nro3 (s) V B($F) B(lFs) V ($ ) ($Fs) ($F) (c$) (d$ ) "
"3
K3TK
"T
T3"T
K3T"T
K
K3K! "3TT
"3W
K3T!
K
!3!
K3!!
"W
K3K! 3"
3TK
3!
K3
T
"3K" "3K"
K
K3KK 3K
3!W
K3
"3" "3"
K3KT" 3KW
T
3
"3K!
TK
"3"T "3"T
K3K" 3W
"3W
Conclu"ione": •
•
De es&e e<1eri$en&o se conclu-e 2ue el cálculo del caudal con el ro&á$e&ro - el caudal calculado e<1eri$en&al$en&e 7ar4an@ 1ero9 la 7ariación no so%re1asa el "Z3 Ade$ás9 se 1uede concluir 2ue 1ara o%&ener un $e5or resul&ado es %ueno &ra%a5ar con un caudal es&a%le 1ara as4 &o$ar las lec&uras cuando el fluido es& es&a%le - cerrando la 7ál7ula3
Reco.endacione": • • • •
#o$ar la $edida del ro&á$e&ro correc&a$en&e3 Crono$e&rar con 1recisión 1ara unos $e5ores resul&ados Cali%rar el cronó$e&ro 1ara e7i&ar fuen&es de error3 El %anco de &u%er4as de%e es&ar ni7elado9 1ara e7i&ar errores de lec&ura al $o$en&o de la &o$a de da&os
7i#lio)af;a: <
9!!p:==???&edu!ecne&u!n&edu&a=)uia"dee"!udio=)!pla#9idaulic a&pdf
EXPERIENCIA N° 0: DETERMINACI5N DEL COE(ICIENTE DE (RICCI5N EN TU7ERFAS
In!oducción En un sis&e$a de &u%er4as con fluido circulan&e9 la ru*osidad del $a&erial con el 2ue es&án confeccionados ocasiona 1rdida de ener*4a de%ida a la fricción3 Es necesario cuan&ificar es&a 1rdida de ener*4a o 1rdida de car*a 1or fricción -a 2ue i$1lica una dis$inución de ener*4a en el sis&e$a3
O#>e!io" En el si*uien&e ensa-o se 1re&ende de&er$inar de for$a e<1eri$en&al los coeficien&es de fricción del &u%o f 1ara el &ra-ec&o de &u%o de " a 3
Lo)o Al finaliar el la%ora&orio9 el alu$no iden&ifica9 co$1rende - cuan&ifica las causas 2ue ocasionan las 1rdidas de car*a 1or fricción en un sis&e$a de &u%er4as3
(unda.en!o Teóico
E f 1 *E 2E+,
Ee:
Ener*4a &o&al a la en&rada del conduc&o E": Ener*4a &o&al a la salida del conduc&o 9f : 1erdida de ener*4a 1or fricción La resis&encia al a7ance 2ue se 1resen&a en un conduc&o al fluir un fluido9 se de%e: al efec&o de la 7iscosidad del fluido9 a la ru*osidad del conduc&o9 a la 7elocidad 2ue se des1laa el fluido - a los o%s&áculos 2ue 1ueda 1resen&ar el a&ra7esar un accesorio3 Es&a resis&encia al a7ance es ener*4a no recu1era%le al cual deno$inare$os 1erdida de car*a 1or fricción ( f )3
P2dida de ene);a po ficción ,9f / Las principales ecuaciones para calcular las pérdidas de carga por fricción son:
<
Ecuación de Dac$ G Hei"#ac9
f
: 1erdida de car*a ($) f : fac&or de fricción adi$ensional)
<
L
: lon*i&ud de &u%er4a ($)
D
: diá$e&ro de &u%er4a ($)
V
: 7elocidad $edia de &u%er4a ($Fs)
/
: aceleración de la *ra7edad ($Fs)
Ecuación de Cole#oo $ H9i!e
[s [sFD
: ru*osidad de la su1erficie (7er #a%la : ru*osidad rela&i7a
#ALA 3": Al&ura de la ru*osidad \ de $a&eriales u&iliados en la fa%ricación de #u%er4as
Ma!eial #u%os sin cos&ura (Vidrio9 1lás&ico9 &u%os $u- lisos9 acero nue7o con su1erficie 1in&ada9 PVC) 0ierro for5ado Acero rolado nue7o Acero la$inado nue7o 0ierro fundido nue7o 0ierro *al7aniado 0ierro fundido asfal&ado 0ierro fundido o
<
Ecuación de Ja-en ' Hillia."
κ s ,./
"3T ]"K,! 3T ]"K,T T ]"K,T ]"K,T "]"K, 3T ]"K, "3T ]"K, "3 ]"K, "]"K , ,"3T]"K, K3W]"K, ,K3W]"K,
f : 1erdida de car*a ($) L : lon*i&ud de &u%er4a ($) A
: área de &u%er4a ($)
C
: coeficien&e de ^aen,+illia$s9 adi$ensional (&a%las)
R
: radio idráulico ($)
B
: caudal 2ue 1asa 1or &u%er4a ($Fs)
P
: 1er4$e&ro $o5ado ($)
Ta#la 0&+: Coeficien!e de Ja-en $ Hillia." Material PVC s!es"o ce#en"o %a#pos"er&a Co!re
Diámetro (mm) Todos Todos Todos Todos
)ierro Todos galvani*ado La"ón Todos Vidrio Todos ,uen"e: )idr-ulica de Tu!er&as. aldarriaga(+002
In"!u.en!o" $ Co.ponen!e" • • • •
anco de &u%er4as A*ua Medidores de 1resión Ro&á$e&ro
C h 150 1$0 100 1'0( 1$0 1+0 1'0 1$0
Pocedi.ien!o Las 1rue%as se realiaran en las &u%er4as 2ue se encuen&ran en la 1ar&e su1erior del anco de &u%er4as (en la fi*ura 7er 4&e$ "K)9 las cuales &ienen las si*uien&es carac&er4s&icas: = = =
(A) #u%er4a de Co%re de !$$ de diá$e&ro in&erno () #u%er4a de Co%re de K$$ de diá$e&ro in&erno (C) #u%er4a de acero *al7aniado de "!$$ de diá$e&ro in&erno
Considerar " - 9 co$o los 1un&os en donde se &o$an las car*as 1ieo$&ricas &al co$o se $ues&ra en el *ráfico3
Seleccionando una &u%er4a 1or 7e 3
Pepaación del en"a$o •
•
•
• • • • • •
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Conec&ar una $an*uera de $edición a la "ra cá$ara anular de $edición del corres1ondien&e &ra-ec&o de &u%o3 Conec&ar una se*unda $an*uera de $edición a la 6l&i$a o la T&a cá$ara anular de $edición del corres1ondien&e &ra-ec&o de &u%o (1or e5e$1lo9 Cu <")3 La 1ur*a de aire9 la cone
Pa"o" a "e)ui: "3 Encender la %o$%a del anco de &u%er4as9 iniciar los ensa-os en cuan&o se es&a%ilice
el caudal3 3 Calcular el caudal 2ue 1asa $edian&e el Ro&á$e&ro3 3 Medir la diferencia de 1resiones aciendo uso del Panel de 1ieó$e&ros3 3 Calcular los coeficien&es de fricción - el coeficien&e de ^aen,+illia$s3 T3 Calcular el coeficien&e de fricción de for$a &eórica9 aciendo uso de la ecuación de
Cole%roo\3 !3 Co$1arar los resul&ados - sacar conclusiones
Ta#la 0&0: Lec!ua" en el panel de con!ol: Q (m3/h)
Tubo de cobre 28x1, di=26mm
,1 (mm)
,2 (mm)
, (mm)
(Pa)
1.5
"5
10
85
833."
2
2"5
1!0
125
122.3
2.4
505
335
1!0
1!.!
2.8
!!0
5#5
225
220!.3
3
"30
!0
20
2550.
Ta#la 0&%: C8lculo de lo" coeficien!e" de ficción f $ CJ& L=2.2 m Q (m3/h) 1.5 2 2.4 2.8 3
D=26m m
D=0.02 6m
Q (m3/s) 0.000#1 ! 0.000555 5 0.000 ! 0.000!!! !8 0.000833 33
rea (m2) 0.000530 0.000530 0.000530 0.000530 0.000530
4 (m/s) 0.!85185 !# 1.0#"1# 32 1.252"! 1" 1.#580 05 1.5!03!1 #"
atos eos , , R, , (mm) (m) 85 0.085 0.031"8 0.00 12!." 12 5 2# 125 0.125 0.02### 0.00 138.# 2# 5 "8 1!0 0.1!0 0.02#"!5 0.00 1#0.! #!8 5 !2 225 0.225 0.02#285 0.00 1#1.1 8!" 5 5 20 0.20 0.02### 0.00 13".8 58 5 88
ʋ=1x106 (m2/!)
"=0.15 mm
Q (m3/h )
Valores te6r7os Re /
1.5 2 2.4 2.8 3
4 (m/s) 0.!85185 !# 1.0#"1# 32 1.252"! 1" 1.#580 05 1.5!03!1 #"
20#1#.8 2"3 2!21".! !2# 323.! 2" 3810!. 81# #082". 58!
(olebro o) 0.005! 0.03! "23 0.005! 0.035 "23 0.005! 0.035 "23 0.005! 0.03# "23 0.005! 0.03# "23
O7SERKACIONES Para la 1ri$era &a%la de co$1le&a la diferencia de al&uras - se con7ier&e a Pa9 &eniendo en cuen&a 2ue $$ca ($$ de colu$na de a*ua) es a W3"Pa3 Es&o se deduce de la fór$ula de P 9 #eniendo la diferencia de al&ura se calcula el fac&or de fricción se*6n la for$ula *eneral de 1rdida de car*a lo cual se 1uede concluir9 -a 2ue se re1i&e el resul&ado en 7arios casos con diferen&es caudales9 2ue el fK3 en una &u%er4a de co%re de D!$$ Con las for$ulas de ^aen,+illia$s se co$1ara 2ue el resul&ado de su coeficien&e C es $u- a1ro
Para la 6l&i$a &a%la del e<1eri$en&o se asu$e 1ara el cálculo un 7alor de fK3KK en la 1ar&e lo*ar4&$ica de la ecuación de Cole%roo\9 resul&ando un fK3KT a1ro<
CONCLUCIONES •
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La co$1aración del fac&or de fricción allado con la for$ula *eneral - las de ^aen,+illia$s se a1ro
EKALUACI5N DEL (LUO LAMINAR 6 TUR7ULENTO ENLOS JUAICOS Se lla$a flu5o la$inar al $o7i$ien&o de un fluido cuando s&e es ordenado9 es&ra&ificado9 sua7e3 En un flu5o la$inar el fluido se $ue7e en lá$inas 1aralelas sin en&re$eclarse - cada 1ar&4cula de fluido si*ue una &ra-ec&oria sua7e9 lla$ada l4nea de corrien&e3 En flu5os la$inares el $ecanis$o de &rans1or&e la&eral es e
En In*enier4a de R4os se considera el fluido co$o a*ua li$1ia_ - se &ra%a5a con los conce1&os de fluidos Ne`&onianos3 Cuando el &rans1or&e de sólidos es &an *rande - la densidad de la $ecla se ele7a 1or enci$a de la densidad del a*ua9 las nociones de idráulica flu7ial se des7anecen - se in&roduce los conce1&os de f luidos no, Ne`&onianos3 Los fluidos no,Ne`&onianos co$1renden en *eneral $eclas co$o %arros9 acei&es lu%rican&es $u- 7iscosos9 fluidos or*ánicos co$o la san*re9 e&c3
Aora9 analiando el caso de es&os flu5os en los uaicos9 el flu5o la$inar in&er7iene $u1oco o en un inicio del uaico -a 2ue e$1iea de for$a len&a - unifor$e 1ero lue*o ca$%ia a flu5o &ur%ulen&o 1or2ue 1resen&a carac&er4s&icas de for$a caó&ica9 de desordenada fluide3 Es&os desas&res se dan 1or2ue los esco$%ros 2ue caen co$o un deslia$ien&o colec&an u$edad - se $ue7en a lo lar*o de la 1endien&e9 s&e se lic6a o se dila&a confor$e a7ana9 au$en&ando la $o7ilidad del fluido3 #a$%in se dice 2ue en un uaico el flu5o es&á confor$ado 1or una $ecla 7iscosa sedi$en&os de &odos los &a$a;os con acu$ulaciones de can&os rodados 2ue se 7uelcan en el fren&e de la onda - for$an ló%ulos9 de&rás del cual si*uen los *ranos $ás finos3 En es&e &i1o de desas&res a1arece &a$%in lo lla$ado 0lu5o ^i1erconcen&rado9 es&á for$ado 1or una $ecla de 1ar&4culas *ruesas - a*ua3 Se considera un flu5o i1erconcen&rado si la concen&ración 7olu$&rica de sedi$en&os en el flu5o 7ar4a de KZ a !KZ3
7i#lio)af;a = /UN# ^AMUR/9 ^M " Prdida de car*a en &u%er4as_3 = ^idráulica de #u%er4as9 .3 Saldarria*a,KK = Ca&edra de In*3 Rural9 E3 Uni73 De In*3 #ec A*r4cola, Es1a;a
