INFORME N° 11

LABORATORIO DE FLUIDOS

INFORME Nº 011 – G3 – UPLA – 12 DE LA UEC LABORATORIO DE MEC. DE FLUIDOS E HIDRAULICA

1. DATOS GENERALES 1.1. Tema: PERDIDAS DE CARGAS EN TUBERÍAS (FLUJO TURBULENTO)1.2. Fecha:

FECHA DEL ENSAYO : 13 DE NOVIEMBRE DE 2012.FECHA DE ENTREGA DEL INFORME : 27 DE NOVIEMBRE DE 2012.

1.3. Lugar:Departamento : JunínProvincia : HuancayoDistrito : HuancayoLugar : Facultad de Ingeniería – Giráldez.Anexo : Laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica.

1.4. Participante: ANAYA ROJAS, Juan Abel.1.5. Modulo:

FME – 072. OBJETIVO

DETERMINAR EL FACTOR FRICCIÓN POR PÉRDIDAS PRIMARIAS, EN FLUJO TURBULENTO.

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

Banco Hidraúlico - FME 00

ANAYA ROJAS ;Juan Abel Página 1


Termómetro

Cronómetro

Probeta (1000 ml)



4. PROCEDIMIENTO 4.1. El equipo de perdidas de carga en tubería, se instaló sobre el banco hidráulico.4.2. Se enciende el banco hidraúlico.4.3. Se gradúa el flujo del equipo de perdidas de carga en tubería, en un flujo turbulento.4.4. Primero se procede a medir la temperatura del fluido con la ayuda de un termómetro.4.5. Luego se procede a dar lectura de las presiones de entrada y salida, con la ayuda de los

manómetros tipo bourdon.4.6. Con la ayuda de la probeta y de un cronómetro se afora el caudal del fluido.4.7. En el presente ensayo se repitió nueve veces los pasos 4.5, 4.6. Pero con distintas

graduaciones del caudal del fluido.

5. TABLA DE REGISTROS 5.1. TABLA N° 01: En esta tabla se registraron los volúmenes, el tiempo, las presiones de

entrada y salida.

VOLÚMEN (lt)

TIEMPO (s)PRESIÓN

P1 (bar) P2 (bar)0.5 8.79 1.6 1.20.5 9.27 1.7 1.30.5 10.13 1.8 1.450.5 11.11 1.9 1.60.5 11.96 2.0 1.720.5 13.3 2.1 1.90.5 16.97 2.3 2.2



0.5 21.69 2.4 2.350.5 32.14 2.5 2.48

6. TABLA DE DATOS PROCESADOS

6.1. CÁLCULO DE PERDIDAS PRIMARIAS (HPL)

VOLÚMEN (m3)

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

5.00E-04 8.79 5.69E-05 11.0528 8.2896 2.7632 -4.24502

0.44141

5.00E-04 9.27 5.39E-05 11.7436 8.9804 2.7632 -4.26811

0.44141

5.00E-04 10.13 4.94E-05 12.4344 10.0166 2.4178 -4.30664

0.38342

5.00E-04 11.11 4.50E-05 13.1252 11.0528 2.0724 -4.34674

0.31647

5.00E-04 11.96 4.18E-05 13.8160 11.8818 1.9342 -4.37876

0.28651

5.00E-04 13.3 3.76E-05 14.5068 13.1252 1.3816 -4.42488

0.14038

5.00E-04 16.97 2.95E-05 15.8884 15.1976 0.6908 -4.53071

-0.16065

5.00E-04 21.69 2.31E-05 16.5792 16.2338 0.3454 -4.63729

-0.46168

5.00E-04 32.14 1.56E-05 17.2700 17.1318 0.1382 -4.80808

-0.85962

GRÁFICO N° 1-1

1.0E-05 2.0E-05 3.0E-05 4.0E-05 5.0E-05 6.0E-050.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Q vs Hpl

CAUDAL - Q (m3/s)

PERD

IDAS

PRI

MAR

IAS

Hpl (

m)



GRÁFICO N° 1-2

-4.9 -4.8 -4.7 -4.6 -4.5 -4.4 -4.3 -4.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.6

log Q vs log Hpl

log Q

log

Hpl

6.2. CÁLCULO DEL FACTOR DE FRICCIÓN (f)

TUBERÍALONGITUD

(m)DIAMETRO

INT. (m)DIAMETRO

EXT. (m)0.5 0.004 0.006

Calculo de la velocidad (V)

V= 4×Q

D2×π(m /s)

V= 4×5.69×10−5

(0.004 )2×3.1416=4.5266m /s

Calculo del factor de fricción (f):

H PL=fLD×V 2

2 g



Despejando nos queda:

f=H PLDL×2 g

V 2

f=2.7632 0.0040.5

×2×9.81

4.52662

f=¿0.0212

VOLÚMEN (m3)

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

V2 (m2/S2)

Hpl (m) f log V log Hpl log f

5.00E-04 8.79 5.69E-05 4.5266 20.4900 2.7632 0.0212 0.65577 0.44141 -1.674345.00E-04 9.27 5.39E-05 4.2922 18.4230 2.7632 0.0235 0.63268 0.44141 -1.628165.00E-04 10.13 4.94E-05 3.9278 15.4277 2.4178 0.0246 0.59415 0.38342 -1.609095.00E-04 11.11 4.50E-05 3.5813 12.8260 2.0724 0.0254 0.55405 0.31647 -1.595835.00E-04 11.96 4.18E-05 3.3268 11.0677 1.9342 0.0274 0.52203 0.28651 -1.561765.00E-04 13.3 3.76E-05 2.9916 8.9499 1.3816 0.0242 0.47591 0.14038 -1.615655.00E-04 16.97 2.95E-05 2.3447 5.4974 0.6908 0.0197 0.37008 -0.16065 -1.705025.00E-04 21.69 2.31E-05 1.8344 3.3651 0.3454 0.0161 0.26350 -0.46168 -1.79289

5.00E-04 32.14 1.56E-05 1.2380 1.5326 0.1382 0.0141 0.09271 -0.85962 -1.84926

GRÁFICO N° 2-1

-1.90 -1.85 -1.80 -1.75 -1.70 -1.65 -1.60 -1.55 -1.500.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

log V vs log f

log f

log

V

GRÁFICO N° 2-2



-1.90 -1.85 -1.80 -1.75 -1.70 -1.65 -1.60 -1.55 -1.50-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.6

log Hpl vs log f

log f

log

Hpl

GRÁFICO N° 2-3

-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.60.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

log V vs log Hpl

log Hpl

log

V

GRÁFICO N° 2-4



1.0E-05 2.0E-05 3.0E-05 4.0E-05 5.0E-05 6.0E-050.00

0.01

0.02

0.03

Q vs f

Caudal - Q (m3/s)

Fact

or d

e Fr

icció

nf

6.3. CÁLCULO DEL NÚMERO DE REYNOLDS (Re):

TUBERÍA FLUIDO

LONGITUD (m)

DIAMETRO INT. (m)

DIAMETRO EXT. (m)

TEMPERATURA °C

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

(m2/s)

0.5 0.004 0.006 26 8.69E-07

VOLÚMEN (m3)

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

5.00E-04 8.79 5.69E-05 4.5266 2.7632 20833.465 0.65577

4.31876

5.00E-04 9.27 5.39E-05 4.2922 2.7632 19754.709 0.63268

4.29567

5.00E-04 10.13 4.94E-05 3.9278 2.4178 18077.607 0.59415

4.25714

5.00E-04 11.11 4.50E-05 3.5813 2.0724 16483.002 0.55405

4.21704

5.00E-04 11.96 4.18E-05 3.3268 1.9342 15311.552 0.52203

4.18502

5.00E-04 13.3 3.76E-05 2.9916 1.3816 13768.884 0.47591

4.13890

5.00E-04 16.97 2.95E-05 2.3447 0.6908 10791.170 0.37008

4.03307



5.00E-04 21.69 2.31E-05 1.8344 0.3454 8442.884 0.26350

3.92649

5.00E-04 32.14 1.56E-05 1.2380 0.1382 5697.765 0.09271

3.75570

GRÁFICO N° 3-1

4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 220000.0E+00

1.0E-05

2.0E-05

3.0E-05

4.0E-05

5.0E-05

6.0E-05

Q vs Re

Caudal - Q (m3/s)

Núm

ero

de R

eyno

lds

Re

GRÁFICO N° 3-2

3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.3 4.40.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

log V vs log Re

log Re

log

V



GRÁFICO N° 3-3

1.0E-05 2.0E-05 3.0E-05 4.0E-05 5.0E-05 6.0E-050.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Hpl vs Q

Caudal - Q (m3/s)

Pérd

idas

Prim

aria

sHp

l (m

)



CONCLUSIONES. -

Se conc luye que l as pé rd idas de ca rga es mayor en un f l u j o turbulento que en el laminar debido a la fuerza de fricción que es opuesta a la carga y a la fluctuación tridimensional en la velocidad de las partículas donde en cambio el flujo laminar no sufre en consideración estos fenómenos físicos.

Podemos ver que en el número de Reynolds que delimita flujo turbulento y laminar depende de la geometría del sistema ya demás la transición de flujo laminar a turbulento es en general sensible a imperfecciones en el sistema.

Se determinaron experimentalmente los valores de factores de fricción y su variación con el número de Reynolds y se conoció que a medida que el número de Reynolds aumenta disminuye el coeficiente de fricción, debido a que la velocidad del fluido aumenta dentro de la tubería así como los elementos que disminuyen o generan las pérdidas de energía en la tubería.

Se puede concluir que las pérdidas de carga en tuberías se dan por la fricción o el rozamiento del flujo de agua contra las paredes de la misma. Dependiendo del tipo de tubería y del tipo de flujo (Laminar o Turbulento) se utilizarán las fórmulas para determinar la pérdidas por fricción; en algunos casos será necesario utilizar el Diagrama de Moody para determinar un factor de fricción f. También se pueden determinar las pérdidas menores por accesorios, por ejemplo, válvulas o codos, teniendo a K como coeficiente de pérdida en cada uno.

Factores que influyen en las pérdidas de carga: Las pérdidas de carga dependen de las características del fluido, de la tubería y del tipo de derrame que se establezca.

RECOMENDACIONES. -

Factores que influyen en las pérdidas de carga: Las pérdidas de carga dependen de las características del fluido, de la tubería y del tipo de derrame que se establezca.

Es importante tener en cuenta a la hora de diseñar un sistema hidráulico, las pérdidas que se producen debido a la fricción porque determinaran el diseño óptimo.

Además se debe verificar que los piezómetros deben estar libres de burbujas de aire ya que estos alteran y/o modifican los resultados.



Recomendamos diferenciar bien las distintas variaciones de energía, para obtener datos exactos y que no haya confusiones en ensayos siguientes.

Los valores experimentales de pérdidas de energía generalmente se reportan en términos de un coeficiente


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