Mecanica de los fluidos

REPUBLICA DE CHILE UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN OBRAS CIVILES

GUIA DE LABORATORIO MECANICA DE FLUIDOS

ALEJANDRO ARRIETA SANHUEZA
INGENIERO CIVIL

2008

INDICE Pág. 1. Experiencia N°1 Pérdida de Carga por Fricción Objetivos Instalación Experimental Antecedentes Teóricos Desarrollo Experimental Informe 2. Experiencia N°2Medidores de Venturi Objetivos Medidor de Venturi con tubos piezométricos I. Instalación Experimental II. Antecedentes Teóricos III. Desarrollo Experimental IV. Informe 2.3. Medidor de Venturi con tubos manométricos I. Instalación Experimental II. Antecedentes Teóricos III. Desarrollo Experimental IV. Informe 13 14 14 15 10 10 10 11 12 12 10 5 7 9 4 4 4

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3.

Experiencia Nº 3 Tubo de Pitot Estático 3.1.- Objetivos 3.2.- Instalación Experimental 3.3.- Antecedentes Teóricos 3.4.- Desarrollo Experimental 3.5.- Informe 16 16 17 18 18 19

4.

Anexo 1

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1.

Experiencia N°1 Pérdida de Carga por Fricción Objetivos: Estudiar experimentalmente las pérdidas de carga en unalínea de distribución mediante tubos piezométricos.

Instalación Experimental:

FIGURA (1.1)

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Las medidas que se deben realizar son las siguientes: a) Caudal: Se dispone de una probeta graduada y de un cronómetro, con el propósito de aforar volumétricamente el gasto. b) Temperatura: Se dispone de un termómetro para medir latemperatura, en grados Celsius, del agua. c) Alturas de Presión: Se dispone de piezómetros conectados a un tablero piezométrico para medir la diferencia de alturas.

Antecedentes Teóricos: A. Número de Reynolds: Para una tubería circular el número de Reynolds (Re), está definido como:

Re =
Donde:

V ⋅D

ν

Ec. (1.1)

V: Velocidad media de escurrimiento (m/seg) D: Diámetro de la tubería (m) ν: Viscosidad cinemática (m2 /seg) B. Pérdida de Carga por Fricción: Se expresa a través de la ley de Darcy Weisbach:
f ⋅ L ⋅V 2 Δh f = D ⋅ 2g

Ec.(1.2)

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Donde: Δhf : pérdida de energía debido a la fricción por unidad de peso del fluido (m). f L D V g : factor de fricción : Largo de la tubería (m). : Diámetro de la tubería (m). :Velocidad media del fluido (m/seg). : aceleración de gravedad (m/s2 )

Las fórmulas usuales para medir el factor de fricción son las siguientes: • Escurrimiento Laminar:

f =

64 Re

Ecuación de Poiseuille

•

Escurrimiento Turbulento en Paredes Lisas

f =

0,316 Re0,25

Ecuación de Blassius; 4000 < Re < 105

f = 0, 0032 +

0, 221 Re0,237

Ecuación de Nikuradse; Re > 105•

Cañerías en Transición Lisas – Rugosas

1
f
1/ 2

⎡ ε 2,51 ⎤ = −2 ⋅ log ⎢ + 1/ 2 ⎥ ⎣ 3, 7 D Re⋅ f ⎦

Ecuación de Blassius; Re > 105

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•

Escurrimiento Turbulento en Cañerías Rugosas

1
f
1/ 2

⎡ ε ⎤ = −2 ⋅ log ⎢ ⎥ ⎣ 3, 7 D ⎦

Ecuación de Blassius

El factor de fricción (f) depende del número de Reynolds ( Re ) yde la rugosidad relativa

ε
D

, donde :

ε :
D :

Altura de la aspereza equivalente Diámetro de la tubería

Desarrollo Experimental: Para cada diámetro de la tubería: a) Con la probeta graduada y el cronómetro, realizar 3 mediciones de caudales, el caudal promedio será el utilizado para los cálculos posteriores. b) Medir las diferencias de alturas en el piezómetro del diámetro de latubería con la cual está trabajando. c) Medir la Temperatura del agua y mediante la Tabla N°1 Anexo 1, determinar la viscosidad cinemática que corresponde. d) Calcular la Velocidad Media, a través de las siguientes expresiones:

V=

Q A

;

A=

π ⋅ D2
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e) Calcular el número de Reynolds y determinar el factor de fricción según el régimen de escurrimiento (fricción experimental)....