GPL 2 Spanish 07 08

Universidad de Navarra Escuela Superior de Ingenieros
Nafarroako Unibertsitatea Ingeniarien Goi Mailako Eskola

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

Práctica de Laboratorio 2

FLUJO DE AIRE A TRAVÉS DE
TUBERÍAS Y TOBERAS

CAMPUS TECNOLÓGICO DE LA UNIVERSIDAD DE NAVARRA. NAFARROAKO UNIBERTSITATEKO CAMPUS TEKNOLOGIKOA
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© Alejandro Rivas & Gorka Sánchez 2007-2008
Campus Tecnológico de la Universidad de Navarra (TECNUN)

FLUJO DE AIRE A TRAVÉS DE TUBERÍAS Y TOBERAS
1

DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA

El objeto de esta práctica es analizar los flujos en una tobera convergente, en una
tubería y en el ensanchamiento brusco que une a ambos. En la tobera seobtendrán
las distribuciones de presión a lo largo de su eje y se compararán con las obtenidas
a partir de la ecuación de Bernoulli suponiendo despreciables las pérdidas de carga.
En la tubería se medirán las presiones en diferentes secciones a lo largo de su
longitud. Con estas mediciones de presión se podrá establecer a partir de qué
sección aguas abajo de la entrada de la tubería el flujo sepuede considerar
completamente desarrollado. En la zona donde el flujo en la tubería está
completamente desarrollado se podrá obtener la pérdida de carga a partir de las
presiones medidas y también el factor de fricción de Darcy con la medida del caudal.
El valor del factor de Darcy obtenido en el banco de ensayos se podrá comparar con
el proporcionado por el ábaco de Moody o ecuacionesequivalentes.
Con las medidas de presión en la tubería y caudal, se podrá obtener el valor del
coeficiente de pérdidas adimensional del flujo en el ensanchamiento brusco que
existe en la zona comprendida desde la entrada de la tubería hasta la sección de
ésta donde comienza el flujo completamente desarrollado. Dicho valor se podrá
comparar con el proporcionado por la bibliografía.
En esta práctica se van arealizar medidas de la presión. Para ello en la tobera se
tiene un tubo o sonda piezométrica que puede posicionarse mediante un tornillo
micrométrico a lo largo del eje de la tobera y así obtener una medida de la presión
en diferentes secciones de ésta. En la tubería existen aberturas piezométricas a lo
largo de toda su longitud. Tanto la sonda como las aberturas piezométricas de la
tubería sehallan conectadas a un manómetro Agua-Aire cuyo esquema verse en la
Figura 1. Tal y como se observa en dicha figura, las presiones que se están
midiendo son de vacío (manométricas negativas). Dicho manómetro tiene una
resolución de milímetros de columna de agua y la medida de la presión se obtiene
leyendo en una regla la diferencia de alturas de las columnas de agua.

Figura 1. Manómetro Agua-Aire paramedir presiones de vacio

FLUJO DE AIRE A TRAVÉS DE TUBERÍAS Y TOBERAS-1

Área de Ingeniería Térmica y de Fluidos
Campus Tecnológico de la Universidad de Navarra

2
2.1

FUNDAMENTOS
Flujo en una tobera convergente

Una tobera convergente es un conducto recto en el cuál la sección va disminuyendo
gradualmente hasta alcanzar un área mínima que se denomina garganta. Si se
supone que las condicionesdel flujo en la tobera son las siguientes:
ƒ

El flujo es incompresible, considerándose constante la densidad del
fluido. En el caso de gases esto equivale a suponer que el flujo tiene un
[1]
bajo número de Mach (velocidades inferiores a la velocidad del sonido) .

ƒ

La capa límite no se ha desprendido y por tanto suponemos tienen un
espesor despreciable frente al radio de la sección. Además latobera no
tiene una longitud suficiente para que la capa límite crezca hasta ocupar
todo el conducto. Además los efectos de la viscosidad encuentran
confinados en la capa límite.

[1]

Es posible aplicar la ecuación de Bernoulli

pY

γ

+ αY ⋅

[1]

entre dos secciones de la tobera:

p
vY2
p
v2
+ hL,0Y = T + αT ⋅ T + hL,0T = 0
2g
γ
2g
γ

Ec. 1

donde p0 es la presión de estancamiento máxima, es...