Laboratorio 2 Hidráulica

Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Civil
Licenciatura en Ingeniería Civil

TEMA:
Laboratorio de Hidráulica
“Pérdidas por Fricción de Flujo Turbulento en Tuberías”

Profesor:
Christian Muñoz

Integrantes:
Jureima Ibarra 4-769-2051
Kiria Cubilla 4-770-352
Aura Castillo 8-879-2172
Wilberth Cornejo4-770-197


Grupo:
1-IC-131

Fecha:
07/09/2015
Introducción

Régimen turbulento: las partículas se mueven siguiendo trayectorias erráticas, desordenadas, con formación de torbellinos. Cuando aumenta la velocidad del flujo, y por tanto el número de Reynolds, la tendencia al desorden crece. Ninguna capa de fluido avanza más rápido que las demás, y sólo existe un fuerte gradiente de velocidad en lasproximidades de las paredes de la tubería, ya que las partículas en contacto con la pared han de tener forzosamente velocidad nula.

El paso de régimen laminar a turbulento no se produce de manera instantánea. Cuando se trabaja en régimen laminar, a velocidades bajas, y se fuerza al fluido para que adquiera mayor velocidad, comienzan a aparecer ondulaciones (régimen crítico), y de persistir esteaumento llevará al fluido a alcanzar el régimen turbulento. Así, un filete de colorante inyectado en una corriente laminar sigue una trayectoria bien definida. Si aumentamos la velocidad, el filete comenzará a difundirse hasta terminar coloreando toda la corriente (régimen turbulento).
En el movimiento de un fluido a través de una conducción se comprueba, dependiendo de la viscosidad del fluido y deldiámetro del tubo, que en cada caso existe una velocidad crítica por debajo de la cual el régimen laminar es estable. Para velocidades superiores a la velocidad crítica este régimen es inestable y pasa a turbulento ante cualquier vibración.
Dentro del régimen turbulento se pueden encontrar tres zonas diferentes:
Régimen turbulento liso: las pérdidas que se producen no dependen de la rugosidadinterior del tubo. Se presenta para valores del número de Reynolds bajos por encima de 4000.
Régimen turbulento de transición: las pérdidas dependen de la rugosidad del material del tubo y de las fuerzas de viscosidad. Se da para números de Reynolds altos, y depende del número de Reynolds y de la rugosidad relativa.
Régimen turbulento rugoso: Las pérdidas de carga son independientes del número deReynolds y dependen sólo de la rugosidad del material. Se da para valores muy elevados del número de Reynolds.













Objetivos:
Determinar las perdidas por fricción en un flujo turbulento comprobando los resultados experimentales, mediante la ecuación de Darcy y con los coeficientes de rugosidad de Hanzel-Williams.


Marco Teórico

Para el cálculo de pérdidas de carga en flujos turbulentosresulta conveniente el uso de la
Ecuación de Darcy.
Para determinar el factor de fricción ( f ) existen diferentes opciones:
_ Utilización del Diagrama de Moody
_ Uso de correlaciones
Para flujos turbulentos (no altamente turbulentos), el factor de fricción depende del número de
Reynolds y de la rugosidad relativa del conducto

Escrita en función del caudal la expresión queda de la siguiente forma:En donde:
h: perdida de carga o de energía (m)
f: coeficiente de fricción (adimensional)
L:longitud de la tubería (m)
D: diámetro interno de la tubería (m)
v: velocidad media (m/s)
g: aceleración de la gravedad (m/s²)
Q:caudal (m³/s)

El coeficiente de fricción f es una función del número de Reynolds (Re) y del coeficiente de rugosidad o rugosidad relativa de las paredes de la tubería (εr):f=f(Re, εr); Re= DV ρ/ μ εr= ε/D
ρ: densidad del agua (kg/m3).
μ: viscosidad del agua (N�s/m2).
ε: rugosidad absoluta de la tubería (m).
Para el cálculo de “f” existen múltiples ecuaciones, a continuación se exponen las más importantes para el cálculo de tuberías:
Blasius (1911). Propone una expresión en la que "f" viene dado en función del Reynolds, válida para tubos lisos, en los que...