Flujo Turbulento

Universidad Católica Andrés Bello
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Fluidos

Flujo Turbulento

Profesor: José Manuel Gómez

Integrantes:
Nolbert Mosquera
Roberto Casamen

Caracas 18 de enero de 2013
Introducción
El flujo turbulento es mas comúnmente desarrollado debido a que la naturaleza tiene tendencia hacia el desorden y esto entérminos de flujos significa tendencia hacia la turbulencia. Este tipo de flujo se caracteriza por trayectorias circulares erráticas, semejantes a remolinos. El flujo turbulento ocurre cuando las velocidades de flujo son generalmente muy altas o en fluidos en los que las fuerzas viscosas son muy pequeñas.
La turbulencia puede originarse por la presencia de paredes en contacto con el fluido o por laexistencia de capas que se muevan a diferentes velocidades. Además, un flujo turbulento puede desarrollarse bien sea en un conducto liso o en un conducto rugoso.
El régimen de flujo depende de tres parámetros físicos que describen las condiciones del flujo. El primer parámetro es una escala de longitud del campo de flujo, como el espesor de una capa límite o el diámetro de una tubería. Si dichaescala de longitud es lo bastantemente grande, una perturbación del flujo podría aumentar y el flujo podría volverse turbulento. El segundo parámetro es una escala de velocidad tal como un promedio espacial de la velocidad; si la velocidad es lo bastante grande el flujo podría ser turbulento. El tercer parámetro es la viscosidad cinemática; si la viscosidad es lo bastante pequeña, el flujo puede serturbulento.
Estos tres parámetros se combinan en un solo parámetro conocido como el número de Reynolds (R), con el cual se puede predecir el régimen de flujo, si R > 4000 el flujo será turbulento.
Los parámetros antes mencionados, serán calculados con datos obtenidos en el laboratorio haciendo uso de las ecuaciones respectivas y comparando a su vez con los valores teóricos establecidos, y queestos se encuentren dentro del rango establecido, como es el caso del número de Reynolds, así como la determinación de las perdidas a lo largo de la tubería, producto de las propiedades del flujo y la configuración del sistema utilizado en el laboratorio.

Objetivo
Determinar el coeficiente de fricción en una tubería con un flujo turbulento mediante la ecuación de Darcy-Weisbach, y ademásdeterminar el número de Reynolds asegurando que el flujo sea turbulento. Por otra parte realizar las gráficas de número de Reynolds vs coeficiente de fricción y Y/ro vs velocidad.

Cálculos
Se determinó la diferencia entre la línea de altura total y la línea piezométrica, lo que equivale a la energía cinética (V^2 / 2g), con ello se obtuvo la velocidad del flujo. Posteriormente se obtuvo elcaudal mediante un la altura en un vertedero triangular. Obtenido el caudal se dividió entre el área de la tubería y se determinó la velocidad media y a partir de esta se determinó el número de Reynolds. Por último se determinó las pérdidas restando la altura piezométrica 1 con la altura piezométrica 5, y con esto se calculó el coeficiente de fricción.

Tabla n°1. Cálculos

* Los Valorescorrespondientes a la fila “Altura (y)” fueron modificados durante la práctica con respecto al formato original, ya que la altura máxima que permitía el aparato era de 1.7 cm. Posteriormente se midió nuevamente la altura total, arrojando valores muy distintos a primeros, probablemente hubo un desorden en la medición, dichos valores se anexan en la tabla siguiente:
Valores que fueron medidos variando laaltura original:

Estas filas NO fueron tomadas para los cálculos. Malas Mediciones

Gráfica n°1. Distribución de Velocidades

Gráfica n°2. Línea piezométrica

Gráfica n°3 (y/ro) vs V. Escala natural

Gráfica n°4. (Y/ro) vs V. Escala logarítmica

Gráfica n°5. Coeficiente de fricción vs numero de Reynolds

Análisis de Resultados
En la práctica se obtuvo los números de Reynolds...