APARATO DE REYNOLDS

Hidrulica de tuberas

ESTUDIANTESJuan Pablo Yepes TamayoSebastin Velsquez RamrezAndrs Felipe Silva Gmez

DOCENTE:Alejandro Rojas

POLITECNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVIDFACULTAD DE INGENIERIA CIVILMEDELLIN2015

INTRODUCCIN

Principalmente en el laboratorio realizado se buscaba analizar de manera visual el comportamiento de los fluidos en una tubera cerrada con dimetro constante en funcin de un caudal proporcionado por el sistema, dicho caudal defina el tipo de flujo que se presentaba por el movimiento del agua, el cual generaba dos tipos de flujo: laminar o turbulento.En el experimento del aparato de Reynolds tambin se pretenda identificar, analizar y calcular la perdida de energa que se present en el sistema; para ello observamos la perdida de cabeza hidrulica entre los dos puntos de inters o piezmetros; teniendo en cuenta que el nivel en los piezmetros se eleva a una altura equivalente a la presin del fluido en el punto de conexin u orificio del piezmetro, es decir hasta el nivel de carga del mismo.Se debe tener en cuenta que la diferencia de cotas en los dos piezmetros se debe a la perdida de energa provocada por las prdidas por friccin generadas entre el lquido y la pared de la tubera, dando como resultado una disminucin de la presin entre dos puntos del sistema de flujo.

OBJETIVOS GENERALES

Analizar y comprender desde el punto de vista experimental el flujo y comportamiento de los fluidos (en este caso agua), en una tubera cerrada; y tambin determinar las posibles prdidas de energa que se encuentran en el sistema.Ppor medio de las ecuaciones de varios reconocidos autores, calcular todos los factores que inciden en el sistema, los cuales podramos tomar como resultados tericos, y estos compararlos con la informacin obtenida en el laboratorio.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Determinar las prdidas por friccin y compararlas con las ledas en los piezmetros(p)

Aplicar lo conceptos vistos en clase terica sobre el nmero de Reynolds y flujo Real

Determinar el tipo de rgimen de flujo por medio de los clculos del Nmero de Reynolds

Evidenciar de manera visual los diferentes regmenes de flujo laminar y turbulento

PROCEDIMIENTOModelo de laboratorio

1. Tanque con nivel de fluido constante (agua).2. Tubo de vidrio conectado en un extremo al tanque y en el otro extremo presenta salida de chorro libre. Consta con dos medidores de presin (manmetro en U), separados a una distancia de 1 (m) uno de otro.3. Vlvula de control del movimiento del fluido en la salida libre del tubo.4. Probeta de 1000 ml.5. Flexmetro6. Cronometro7. Tinta (no modifica las propiedades el fluido como viscosidad y densidad )

Se debe mantener el aparato de Reynolds sin vibracin ya que el flujo es difcil de determinar, y el azul de la tinta se puede distorsionar muy fcil

Se abre la vlvula del tanque y con ayuda de la tinta empezamos a observar betas y lneas de tendencia respecto del movimiento de fluido para poder detectar a simple vista los diferentes regmenes de flujo

Colocamos el Baker al final de la vlvula y tomamos unas series de 2 tiempos promedios con sus respectivos pesos para luego calcular los diferentes caudalesTinta

PiezometrosLTanque

ECUACIONES UTILIZADAS

Tablas y grficos de datos, clculos y resultadosLos datos recolectados para el anlisis de la mquina de Reynolds fueron los siguientes.Tabla 1 Datos de laboratorio.DATOSTiempo 1 T(seg)tiempo 2 T(seg)peso 1 w(Kg)Peso 2 w(Kg)Cabeza hidraulica1hf(1) (Cm)cabeza hidraulica2 hf(2) (Cm)

133,190,10,0780,072

222,7225,170,0980,1070,0760,073

0,0750,074

320,69210,1960,190,0820,081

0,0830,078

414,823,390,1820,2990,0830,078

0,0860,076

Estos datos se tomaron en la prctica de laboratorio, los cuales consisten en dos tiempos para un mismo caudal, con el fin de sacar un promedio y obtener valores ms cercanos al tiempo real en el que se recoge cierta cantidad de fluido; Esta cantidad de fluido se pes, con el fin de obtener un caudal del sistema para llevar a cabo el anlisis detallado del comportamiento del fluido en una tubera; tambin observar las perdidas por medio de las cabezas medidas en el laboratorio. Tabla 2. Promedio de tiempos, pesos y cabezas hidrulicas.DATOStiempo T(Seg)Peso w(Kg)hf(1)(m)hf(2) (m)ht experimental (m)

133,190,10,0780,0720,006

223,9450,10250,076250,07350,00275

320,8450,1930,08250,07950,003

419,0950,24050,08450,08350,001

Con los datos organizados se calculan los caudales de cada ensayo, el cual se lleva a cabo con el volumen de agua recogido en ese tiempo. El volumen lo obtenemos a partir del peso que tenemos de este, sobre la densidad del agua.

Tabla 3 .tipo de flujos.DATOSDimetro D(m)viscosidad cinemtica (m^2/s)CAUDAL Q(m^3/s)REYNOLDS RTipo de flujo

10,0111,003E-063,01E-063,477E+02Laminar

20,0110,0000010034,28E-06493,9983797Laminar

30,0110,0000010039,26E-061068,493563Laminar

40,0110,0000010031,26E-051453,489566Laminar

En la prctica de laboratorio se observ que en los ltimos dos caudales calculados haba cierta turbulencia en el agua , por lo que visualmente se determin que se trataba de un flujo turbulento , ya que las partculas del fluido no viajaban de manera desordenada; pero en los clculos se determina que tenemos todos los flujos laminares , ya que los Reynolds calculados son menores de 2000(adimensional), con lo que podemos afirmar que el anlisis visual que se tiene del comportamiento del fluido , no es igual al calculado numricamente.

Tabla 4. Calculo perdidas tericas.DatosLongitud hf1 L(m)Dimetro D(m)Velocidad V(m/s)Gravedad G(m/s^2)Calculo de Ht Teorico1 (m)

110,0110,017049849,810,000461017

210,0110,024223489,810,000654988

310,0110,052394189,810,001416705

41

0,0110,071272679,810,001927168

Para el clculo de perdidas tericas se utiliz la ecuacin de Poiseville debido a que tenemos flujos laminares y esta ecuacin se utiliza para flujos con numero de Reynolds menores a 2000(adimensional).

A continuacin tenemos los grficos que relacionan la velocidad del flujo con las prdidas que se tienen en el sistema.

Grfica 1. Relacin velocidad y prdidas experimentales.

Debido a que los datos experimentales tienen un gran porcentaje de error no se logra observar a tendencia y el comportamiento de las perdidas segn la velocidad

Grfica 2. Relacin de velocidad y prdidas experimentales

En esta grfica se observa que la velocidad es directamente proporcional a las prdidas en funcin de la longitud

Grfica 3: comportamiento del caudal con respecto al reynolds

A medida que aumenta el caudal, el Reynolds tambin lo hace

Grfica 4: prdidas experimentales vs Reynolds

Debido a que los datos experimentales tienen un gran porcentaje de error no se logra observar a tendencia y el comportamiento de las perdidas segn la velocidad

Grfica 5: prdidas tericas vs el Reynolds

Las prdidas son directamente proporcionales al Reynolds.

ANALISIS DE RESULTADOS Losresultadosobtenidospresentanalgunasinconsistencia, durante los ensayos practicados en el laboratorio, En los dos primeros se pudo observarun flujo laminar,luego ocurri una transicin y a partir del 3 ensayo las partculas de tinta comenzaron a fluir con betas en diferentes direcciones lo que nos dio a entender que se present un flujo turbulento, luego cuando calculamos el Reynolds matemticamente, el mayor valor obtenido fue de 1453,489566, es decir que todos los Reynolds se encuentran en el rango correspondiente a flujo laminar ya que no superaron la cifra de Reynolds