ENSAYO FLUJO EN TUBERÍAS


ENSAYO FLUJO EN TUBERÍAS



POR
DARÍO ALEJANDRO HERNÁNDEZ MENDOZA
JUAN PABLO MOLINA ÁLVAREZ
JHAYRON STIVEN CARRASQUILLA



MECÁNICA DE FLUIDOS




PROFESOR:
EVELIO ANDRES GOMEZ GIRALDO













UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLIN
FACULTAD DE MINAS
LUNES 1 DE JUNIO DE 2015



Objetivos (tomados de la guía de laboratorio).

1. Presentar los procedimientos a seguir en ladeterminación experimental del factor de fricción de Darcy-Weisbach en tuberías para flujo turbulento.
2. Obtener experimentalmente el coeficiente de pérdidas de energía locales para una expansión súbita en tuberías con flujo turbulento.
3. Comparar los valores experimentales del factor de fricción y del coeficiente de pérdidas locales con valores reportados en la literatura.

Procedimiento de medición(tomado de la guía de laboratorio).
Las pérdidas en un flujo turbulento se estudian en el sistema de pérdidas del laboratorio de hidráulica. Este sistema consiste en un circuito cerrado de tuberías compuesto por una serie de válvulas y accesorios que permiten establecer múltiples condiciones de flujo. Dicho circuito es alimentado mediante un sistema de bombeo que se encarga de otorgarle al fluido laenergía necesaria para desplazarse a lo largo de este sistema y un tanque con nivel constante de donde se toma el agua que entra al sistema y que almacena el agua que sale del mismo.
En un tramo recto y horizontal del circuito se instalan 2 manómetros separados una cierta distancia que servirán para determinar las pérdidas de energía por fricción y posteriormente, según la configuración delsistema se podrá tener una expansión o contracción súbita de la tubería cuyas pérdidas locales se pueden determinar a partir de la medición de las presiones en una sección aguas arriba y otra aguas abajo.
El caudal se mide con un medidor magnético de flujo por efecto Doppler ubicado en la tubería de alimentación.

Datos.
A continuación se muestra las lecturas de presión aguas arriba y aguas abajo deltramo de tubería donde se analizarán las pérdidas de energía por fricción, con cada caudal.
FRICCIÓN
Caudal [m^3/s]
Punto
Presión [bar]
0,0036
1
0,5

2
0,43
0,0042
1
0,66

2
0,6
0,00445
1
0,76

2
0,68
0,0047
1
0,82

2
0,75
0,005
1
0,92

2
0,8
0,00525
1
1

2
0,88
0,00555
1
1,13

2
1,01
Tabla 1. Presiones aguas arriba y aguas abajo del tramo de fricción.
Las tablas 2 y 3 muestran las presiones aguasarriba y aguas abajo de los tramos de tubería donde se analizan pérdidas locales de, respectivamente, una reducción y una ampliación súbita, con cada caudal.
REDUCCIÓN
Caudal [m^3/s]
Punto
Presión [bar]
0,00288
3
0,03

4
0,1
0,0035
3
0,11

4
0,2
0,004
3
0,17

4
0,28
0,00438
3
0,24

4
0,38
0,00484
3
0,32

4
0,48
0,0052
3
0,39

4
0,58
0,00596
3
0,53

4
0,76
Tabla 2. Presiones aguas arriba y aguasabajo de la reducción

AMPLIACIÓN
Caudal [m^3/s]
Punto
Presión [bar]
0,0036
3
0,01

4
0,03
0,0042
3
0,06

4
0,09
0,00445
3
0,08

4
0,11
0,0047
3
0,1

4
0,13
0,005
3
0,13

4
0,16
0,00525
3
0,15

4
0,18
0,00555
3
0,16

4
0,22
Tabla 3. Presiones aguas arriba y aguas abajo de la ampliación
El diámetro de la tubería usada para el tramo aguas arriba de las pérdidas por fricción se denota como D1. Losdiámetros de las tuberías usadas para la reducción y ampliación se denotan como D2 y D3 aguas. La siguiente tabla muestra los anteriores datos (diámetros nominales), las áreas transversales de dichas secciones, y también la rugosidad típica de tubería PVC marca Pavco.
Tubo
Diametros [m]
Area [m2]
1
0,040894
0,001313436
2
0,035052
0,000964974
3
0,0525018
0,002164902
Tabla 4. Diámetros nominales y áreasde las secciones de las tuberías.

Cálculos.

Pérdidas por fricción:
En primer lugar, se emplea la ecuación de la energía para calcular las pérdidas de cabeza de energía por fricción en el tramo de tubería de diámetro 1 (ver tabla 3) para cada caudal. En la figura 1 está mostrado el volumen de control que se analizará, y los puntos específicos done se aplicará dicha ecuación.


Figura 1. Volumen...