Fluidos

Experimento # 05
Flujo de fluidos en tuberías
1. Introducción
La velocidad y la caída de presión de un fluido que circula a través de una tubería recta accesorios de conexión, se miden experimentalmente para comparar con los valores de bibliografía.
La medición de la velocidad de un fluido se realiza con un venturimetro y orificio estándar en flujo turbulento .
La medición de caída depresión en una tubería recta y demás accesorios de conexión se lleva a cabo en flujo turbulento.
Los objetivos del experimento son:
1. Determinar el coeficiente de gasto del medidor de venturi y orificio
2. Calcular la perdida de carga y factor de fricción para el agua que circula en tubería rugosa.
3. Determinar la perdida de carga en accesorios de conexión y expresar en términos denumero de cargas de velocidad.
2. Teoría
3.1. Medición de flujo
Se realiza con la ayuda de un venturimetro y orificio y se basa en la medición de caída de presión a través de una restricción en la tubería. Por lo tanto, la diferencia de presión entre los puntos antes y después de la restricción puede utilizarse para indicar la velocidad de flujo.
Haciendo el uso de la ecuación debernoulli y continuidad, y despreciando las perdidas por fricción, se tiene la ecuación general de medidores de flujo :
G0=[11-m2 ]0,5A0[2(P1-P2)ρ]0,5 (1)
Donde, m = (D2/D1)2 = V1/V2
En el caso de considerar las perdidas por fricción, es necesario agregar el coeficiente de gasto teniendo losiguiente :
G0=αA0[2(P1-P2)ρ]0,5 (2)
α= es un coeficiente de gasto y se determina experimentalmente
3.2.1. Medición de la diferencia de caída de presión
La diferencia de la caída de presión entre los puntos 1 y 2 de una tubería que no esta situado horizontalmente se mide con un manómetro diferencial de liquido . si efectuamos un análisis deequilibrio de presiones entre los puntos 1 y 2 y la columna de mercurio , la diferencia de presión viene dada por la expresión:
P1-P2=∆h∆ρg+∆h`gρ (3)
3.2.2. velocidad lineal
la velocidad lineal del fluido se obtiene de la combinación de las ecuaciones (2) y (3) en la que :
∆h `= 0 (posición horizontal)
V1=mV2=(mG0)/ρF0la expresión final es :
V1= αm[2g∆h(∆ρ/ρ)]0,5=K[∆h]0,5 (4)
Donde α = f (Re, m.). si Re > 105, α = f (m) y el valor de Ksera constante para las limitaciones dadas.
3.2. Perdida de presión y factor de fricción
La perdida de presión debido a la fricción a través de una tubería rectase predice a partir de la ecuación de fanning.
∆PFρg=4fLDV22g (5)
El factor de fricción, f , en flujo turbulento es función de la rugosidad relativa є/D y del numero de Reynolds, esto es :
f = f (є/D, Re)
la caída de presión se puede expresar en relación a la altura de carga de velocidad
(H= V2/2g)mediante la expresión:
∆PFρgV22g=4f(LD) (6)

Para una tubería horizontal la caída de presión es igual a la diferencia entre la presión de entrada y la salida = p1-p2.. este valor determina con un manometro diferencial de liquido . de la ecuacion (3) obtenemos la siguiente expresión cuando Ah´ = 0∆PF= ∆h∆ρg (7)
Reemplazando en la ecuación (6) , obtenemos :

∆PV=∆h∆ρρV22g=∆ρρ[∆h/HH] (8)
A partir de esta ecuación se calcula el factor de fricción, f, como :
f = (1/4)DL∆PV (9)
La perdida de...