4 Flujo Turbulento y Laminar
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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERA
Carrera Profesional de Ingeniera Civil
LABORATORIO DEMECNICA DEFLUIDOS 1
INFORME N 04 UPLA -LABORATORIO DE MEC. DE FLUIDOS E HIDRAULICA
1. DATOS GENERALES
1.1. Tema: PERDIDAS DE CARGAS EN TUBERAS DE FLUJO TURBULENTO Y LAMINAR1.2. Fecha:
FECHA DEL ENSAYO : 29 DE ABRIL DE 2013.
FECHA DE ENTREGA DEL INFORME : 06 DE MAYO DE 2013.
1.3. Lugar:
Departamento : Junn
Provincia : Huancayo
Distrito : Huancayo
Lugar : Facultad de Ingeniera Girldez.
Anexo : Laboratorio de Mecnica de Fluidos e Hidrulica.
1.4. Participante: Matias Saravia; Katherine Milagros
Rudas Mora; Jofre Mijael
Sedano Lara; Edith
Sulla De la Cruz; Denis Christian
1.5.
1.6. Modulo:
FME 07
2. OBJETIVO
DETERMINAR EL FACTOR FRICCIN POR PRDIDAS PRIMARIAS Y NUMERO DEREYNOLS, EN FLUJO TURBULENTO Y LAMINAR
3. EQUIPOS Y/O MATERIALES Equipo de Perdidas de Cargas en Tuberas FME 07.
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Banco Hidralico - FME 00
Cronmetro
Probeta (1000 ml)
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FLUJO TURBULENTO
4. PROCEDIMIENTO4.1. El equipo de perdidas de carga en tubera, se instal sobre el banco hidrulico.
4.2. Se enciende el banco hidralico.
4.3. Se grada el flujo del equipo de perdidas de carga en tubera, en un flujo turbulento.
4.4. Primero se procede a medir la temperatura del fluido con la ayuda de un termmetro.
4.5. Luego se procede a dar lectura de las presiones de entrada y salida, con la ayuda de los
manmetros tipo bourdon.
4.6. Con la ayuda de la probeta y de un cronmetro se afora el caudal del fluido.
4.7. En el presente ensayo se repiti siete veces los pasos 4.5, 4.6. Pero con distintas
graduaciones del caudal del fluido.
5. TABLA DE REGISTROS5.1. TABLA N 01: En esta tabla se registraron los volmenes, el tiempo, las presiones de
entrada y salida.
VOLMEN(lt)
TIEMPO(s)
PRESIN
P1 (bar) P2 (bar)
1 42,99 2,4 2,31
1 34,17 2,3 2,14
1 26,42 2,1 1,89
1 20,46 1,8 1,47
1 19,48 1,7 1,34
1 18,68 1,7 1,24
1 18,08 1,6 1,14
6. TABLA DE DATOS PROCESADOS
6.1. CLCULO DE PERDIDAS PRIMARIAS (HPL)
Calculo de los caudales.
=( )
( )
=1.00
1000
= 1 10
Entoces:
-
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=1 1 0
42.99= 2,33 x 10 /
Calculo de presin en metros de columna de agua a una altitud de
3279 m.s.n.m.
ALTITUD(m.s.n.m.)
PRESIN(mm Hg)
3000 526
4000 462
Luego, se procede a interpolar para obtener el valor de la presin a una altitud de
3279 m.s.n.m.
ALTITUD(m.s.n.m.)
PRESIN(mm Hg)
3000 526
3279 x
4000 462
526
526 462=
3279 3000
3000 4000
= 508.144
Como,
10.3323 . . 760
' 508.144
= 6.908 . . .
Entonces, a la altitud de 3279 m.s.n.m.:
= . . .
Calculo de la Perdida Primaria (HPL)= 1 2
= (2.36 6.908) (2.31 6.908)
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= 0.3454
VOLMEN
(m3)
TIEMPO (s) Q (m3/s) P1 (m) P2 (m) Hpl (m) log Q log Hpl
1,00E-03 42,99 2,33E-05 16,3029 15,9575 0,3454 -4,63337 -0,46168
1,00E-03 34,17 2,93E-05 15,5430 14,7831 0,7599 -4,53364 -0,11925
1,00E-03 26,42 3,79E-05 14,3686 13,0561 1,3125 -4,42193 0,11811
1,00E-03 20,46 4,89E-05 12,4344 10,1548 2,2796 -4,31091 0,35787
1,00E-03 19,48 5,13E-05 11,8127 9,2567 2,5560 -4,28959 0,40755
1,00E-03 18,68 5,35E-05 11,3982 8,5659 2,8323 -4,27138 0,45214
1,00E-03 18,08 5,53E-05 11,0528 7,8751 3,1777 -4,25720 0,50211
GRFICO N 1-1
GRFICO N 1-2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
0,0E+00 1,0E-05 2,0E-05 3,0E-05 4,0E-05 5,0E-05 6,0E-05PE
RDIDASPRIMARIAS
Hp
l(m)
CAUDAL - Q (m3/s)
Q vs Hpl
-
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6.2. CLCULO DEL FACTOR DE FRICCIN (f)
TUBERA
LONGITUD(m)
DIAMETROINT. (m)
DIAMETROEXT. (m)
0.5 0.004 0.006
Calculo de la velocidad (V)
=4
( / )
=4 2,33 x 10
(0.004) 3.1416= 1.8511 /
Calculo del factor de friccin (f):
= 2
Despejando nos queda:
= 2
= 0.3454
0.004
0.5
2 9.81
1.8511
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
-4,7 -4,6 -4,5 -4,4 -4,3 -4,2
logHp
l
log Q
log Q vs log Hpl
-
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=0.0158
VOLMEN(m3)
TIEMPO(s)
Q (m3/s) V (m/s)V2
(m2/S2)Hpl (m) f log V log Hpl log f
1,00E-03 42,99 2,33E-05 1,8511 3,4265 0,3454 0,0158 0,26742 -0,46168 -1,80073
1,00E-03 34,17 2,93E-05 2,3289 5,4236 0,7599 0,0220 0,36715 -0,11925 -1,65776
1,00E-03 26,42 3,79E-05 3,0120 9,0722 1,3125 0,0227 0,47886 0,11811 -1,64382
1,00E-03 20,46 4,89E-05 3,8894 15,1276 2,2796 0,0237 0,58988 0,35787 -1,62611
1,00E-03 19,48 5,13E-05 4,0851 16,6879 2,5560 0,0240 0,61120 0,40755 -1,61906
1,00E-03 18,68 5,35E-05 4,2600 18,1479 2,8323 0,0245 0,62941 0,45214 -1,61090
1,00E-03 18,08 5,53E-05 4,4014 19,3724 3,1777 0,0257 0,64359 0,50211 -1,58928
GRFICO N 2-1
GRFICO N 2-2
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
-1,85 -1,80 -1,75 -1,70 -1,65 -1,60 -1,55
logV
log f
log V vs log f
-
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GRFICO N 2-3
GRFICO N 2-4
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
-1,85 -1,80 -1,75 -1,70 -1,65 -1,60 -1,55
logHp
l
log f
log Hpl vs log f
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
-0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6
logV
log Hpl
log V vs log Hpl
-
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6.3. CLCULO DEL NMERO DE REYNOLDS (Re):
TUBERA FLUIDO
LONGITUD(m)
DIAMETROINT. (m)
DIAMETROEXT. (m)
TEMPERATURAC
VISCOSIDADCINEMTICA
(m2/s)
0.5 0.004 0.006 26 8.69E-07
Calculo del Nmero de Reynolds (Re):
=( / ) ( )
( / )
=
=. .
. =8519.477
VOLMEN(m3)
TIEMPO(s)
Q (m3/s) V (m/s) Hpl Re log V log Re
1,00E-03 42,99 2,33E-05 1,8511 0,3454 8519,477 0,26742 3,93041
1,00E-03 34,17 2,93E-05 2,3289 0,7599 10718,534 0,36715 4,03014
1,00E-03 26,42 3,79E-05 3,0120 1,3125 13862,692 0,47886 4,14185
0,00
0,01
0,01
0,02
0,02
0,03
0,03
0,0E+00 1,0E-05 2,0E-05 3,0E-05 4,0E-05 5,0E-05 6,0E-05
Factor
deFricc
in
f
Caudal - Q (m3/s)
Q vs f
-
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1,00E-03 20,46 4,89E-05 3,8894 2,2796 17900,895 0,58988 4,25287
1,00E-03 19,48 5,13E-05 4,0851 2,5560 18801,453 0,61120 4,27419
1,00E-03 18,68 5,35E-05 4,2600 2,8323 19606,655 0,62941 4,29240
1,00E-03 18,08 5,53E-05 4,4014 3,1777 20257,318 0,64359 4,30658
GRFICO N 3-1
GRFICO N 3-2
GRFICO N 3-3
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
2,00E-05 2,70E-05 3,40E-05 4,10E-05 4,80E-05 5,50E-05 6,20E-05
Re
Q(m3/s)
Re vs Q(m3/s)
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4
logV
log Re
log V vs log Re
-
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FLUJO LAMINAR
7. PROCEDIMIENTO7.1. El equipo de perdidas de carga en tubera, se instal sobre el banco hidrulico.
7.2. Se enciende el banco hidralico.
7.3. Se grada el flujo del equipo de perdidas de carga en tubera, en un flujo laminar.
7.4. Primero se procede a medir la temperatura del fluido con la ayuda de un termmetro.
7.5. Luego se procede a dar lectura de las presiones de entrada y salida, con la ayuda de los
manmetros tipo bourdon.
7.6. Con la ayuda de la probeta y de un cronmetro se afora el caudal del fluido.
7.7. En el presente ensayo se repiti siete veces los pasos 4.5, 4.6. Pero con distintas
graduaciones del caudal del fluido.
8. TABLA DE REGISTROS8.1. TABLA N 01: En esta tabla se registraron los volmenes, el tiempo, las presiones de
entrada y salida.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
0,0E+00 1,0E-05 2,0E-05 3,0E-05 4,0E-05 5,0E-05 6,0E-05
Prd
idasPrimarias
Hp
l(m)
Caudal - Q (m3/s)
Hpl vs Q
-
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VOLMEN(lt)
TIEMPO (s)PRESIN
P1 (mm) P2 (mm)
0,2 28,58 354 86
0,2 28,65 340 119
0,2 28,89 345 109
0,2 30,36 338 109
0,2 30,54 333 127
0,2 35,43 310 161
0,2 108,05 425 400
9. TABLA DE DATOS PROCESADOS
9.1. CLCULO DE PERDIDAS PRIMARIAS (HPL)
Calculo de los caudales.
=( )
( )
=0.2
1000= 2 10
Entoces:
=2 1 0
28.6= 7.00 10 /
Calculo de la Perdida Primaria (HPL)
= 1 2
=354 86
1000
= 0.268
VOLMEN(m3)
TIEMPO (s) Q (m3/s) P1 (m) P2 (m) Hpl (m) log Q log Hpl
2,00E-04 28,6 7,00E-06 0,354 0,086 0,268 -5,15503 -0,57187
2,00E-04 28,7 6,98E-06 0,340 0,119 0,221 -5,15609 -0,65561
2,00E-04 28,9 6,92E-06 0,345 0,109 0,236 -5,15972 -0,62709
-
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LABORATORIO DEMECNICA DEFLUIDOS 13
2,00E-04 30,4 6,59E-06 0,338 0,109 0,229 -5,18127 -0,64016
2,00E-04 30,5 6,55E-06 0,333 0,127 0,206 -5,18384 -0,68613
2,00E-04 35,4 5,64E-06 0,310 0,161 0,149 -5,24834 -0,82681
2,00E-04 108,1 1,85E-06 0,425 0,400 0,025 -5,73259 -1,60206
GRFICO N 1-1
GRFICO N 1-2
9.2. CLCULO DEL FACTOR DE FRICCIN (f)
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,0E+00 1,0E-06 2,0E-06 3,0E-06 4,0E-06 5,0E-06 6,0E-06 7,0E-06 8,0E-06
PERDIDASPRIMARIA
S
Hp
l(m)
CAUDAL - Q (m3/s)
Q vs Hpl
-1,8
-1,6
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
-5,8 -5,7 -5,6 -5,5 -5,4 -5,3 -5,2 -5,1
logHpl
log Q
log Q vs log Hpl
-
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TUBERA
LONGITUD(m)
DIAMETROINT. (m)
DIAMETROEXT. (m)
0.5 0.004 0.006
Calculo de la velocidad (V)
=4
( / )
=
4 7.00 10
(0.004) 3.1416 = 0.5569 /
Calculo del factor de friccin (f):
= 2
Despejando nos queda:
= 2
= 0.2680.004
0.5
2 9.81
0.6075
=0.1356
VOLMEN(m3)
TIEMPO(s)
Q (m3/s) V (m/s)V2
(m2/S2)Hpl (m) f log V log Hpl log f
2,00E-04 28,58 7,00E-06 0,5569 0,3101 0,268 0,1356 -0,25424 -0,57187 -0,86759
2,00E-04 28,65 6,98E-06 0,5555 0,3086 0,221 0,1124 -0,25530 -0,65561 -0,94921
2,00E-04 28,89 6,92E-06 0,5509 0,3035 0,236 0,1221 -0,25893 -0,62709 -0,91344
2,00E-04 30,36 6,59E-06 0,5242 0,2748 0,229 0,1308 -0,28048 -0,64016 -0,88341
2,00E-04 30,54 6,55E-06 0,5211 0,2716 0,206 0,1191 -0,28305 -0,68613 -0,92425
2,00E-04 35,43 5,64E-06 0,4492 0,2018 0,149 0,1159 -0,34755 -0,82681 -0,93592
2,00E-04 108,05 1,85E-06 0,1473 0,0217 0,025 0,1809 -0,83180 -1,60206 -0,74266
-
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GRFICO N 2-1
GRFICO N 2-2
GRFICO N 2-3
-0,9
-0,8
-0,7
-0,6
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
-1,00 -0,95 -0,90 -0,85 -0,80 -0,75 -0,70
logV
log f
log V vs log f
-1,7
-1,5
-1,3
-1,1
-0,9
-0,7
-0,5
-1,00 -0,95 -0,90 -0,85 -0,80 -0,75 -0,70
logHp
l
log f
log Hpl vs log f
-
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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERA
Carrera Profesional de Ingeniera Civil
LABORATORIO DEMECNICA DEFLUIDOS 16
GRFICO N 2-4
-0,90
-0,80
-0,70
-0,60
-0,50
-0,40
-0,30
-0,20
-1,7 -1,5 -1,3 -1,1 -0,9 -0,7 -0,5
logV
log Hpl
log V vs log Hpl
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
0,20
0,0E+00 1,0E-06 2,0E-06 3,0E-06 4,0E-06 5,0E-06 6,0E-06 7,0E-06 8,0E-06
Factord
eFricc
in
f
Caudal - Q (m3/s)
Q vs f
-
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9.3. CLCULO DEL NMERO DE REYNOLDS (Re):
TUBERA FLUIDO
LONGITUD(m)
DIAMETROINT. (m)
DIAMETROEXT. (m)
TEMPERATURAC
VISCOSIDADCINEMTICA
(m2/s)
0.5 0.004 0.006 24.2 9.10E-07
Calculo del Nmero de Reynolds (Re):
=( / ) ( )
( / )
=
=. .
. =2449.122
VOLMEN(m3)
TIEMPO(s)
Q (m3/s) V (m/s) Hpl Re log V log Re
2,00E-04 28,58 7,00E-06 0,5569 0,2680 2449,122 -0,25424 3,38901
2,00E-04 28,65 6,98E-06 0,5555 0,2210 2443,138 -0,25530 3,38795
2,00E-04 28,89 6,92E-06 0,5509 0,2360 2422,842 -0,25893 3,38433
2,00E-04 30,36 6,59E-06 0,5242 0,2290 2305,531 -0,28048 3,36277
2,00E-04 30,54 6,55E-06 0,5211 0,2060 2291,942 -0,28305 3,36020
2,00E-04 35,43 5,64E-06 0,4492 0,1490 1975,611 -0,34755 3,295702,00E-04 108,05 1,85E-06 0,1473 0,0250 647,810 -0,83180 2,81145
GRFICO N 3-1
-
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GRFICO N 3-2
GRFICO N 3-3
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1,50E-06 3,00E-06 4,50E-06 6,00E-06 7,50E-06
Re
Q(m3/s)
Re vs Q(m3/s)
-0,90
-0,80
-0,70
-0,60
-0,50-0,40
-0,30
-0,20
2,70 2,80 2,90 3,00 3,10 3,20 3,30 3,40 3,50
logV
log Re
log V vs log Re
-
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0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
1,0E-06 3,0E-06 5,0E-06 7,0E-06
Prd
idasPrimarias
Hp
l(m)
Caudal - Q (m3/s)
Hpl vs Q
-
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Sulla De La Cruz Denis Christian
CONCLUSIONES:1. En flujo turbulento los Nmeros de Reynolds calculados en el presente ensayo
cumple con la teoria pero en flujo laminar algunos datos no nos cumple.
2000 4000
TURBULENTO LAMINAR
Re Re
8519,477 CUMPLE 2449,122 NO CUMPLE
10718,534 CUMPLE 2443,138 NO CUMPLE
13862,692 CUMPLE 2422,842 NO CUMPLE
17900,895 CUMPLE 2305,531 NO CUMPLE
18801,453 CUMPLE 2291,942 NO CUMPLE
19606,655 CUMPLE 1975,611 CUMPLE
20257,318 CUMPLE 647,810 CUMPLE
2. A mayor caudal que pasa por la tubera, el factor prdida del carga es mayor en
flujo turbulento y en flujo laminar a mayor caudal el factor prdida de carga
disminuye.
0,015
0,017
0,019
0,0210,023
0,025
0,027
2,0E-05 3,5E-05 5,0E-05 6,5E-05
Factor
deFricc
in
f
Caudal - Q (m3/s)
Q vs f
0,08
0,10
0,12
0,140,16
0,18
0,20
0,0E+00 2,5E-06 5,0E-06 7,5E-06
Factor
deFricc
in
f
Caudal - Q (m3/s)
Q vs f
Laminar Turbulento
Transitorio
TURBULENTO LAMINAR
-
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3. Se concluye que a mayor velocidad del fluido que pasa por la tubera, la
diferencia entre la presin de entrada y la presin de salida, tambies mayor
tanto en flujo turbulento como laminar.
RECOMENDACIONES:
1. Se recomienda que en el presente ensayo se lleve a cabo con distintos
caudales. Para evaluar la relacion entre caudal y el factor prdida de carga.
2. Se recomienda tener en cuenta el siguiente criterio.
2000 4000
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0
Ve
loc
ida
d(m/s)
Hpl (m)
VELOCIDAD vs Hpl
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,00 0,10 0,20 0,30
Ve
loc
ida
d
V
(m/s)
Hpl (m)
VELOCIDAD vs Hpl
TURBULENTO LAMINAR
Laminar Turbulento
Transitorio
-
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3. Se recomienda que la equivalencia de un bar a metros columna de agua (m c
a), se debe realizar a la altitud que se esta ejecutando el ensayo. Como por
ejmplo nuestro ensayo se llevo a cabo a una altitud de 3279 m.s.n.m.
ALTITUD(m.s.n.m.)
PRESIN(mm Hg)
3000 526
4000 462
Luego, se procede a interpolar para obtener el valor de la presin a una altitud
de 3279 m.s.n.m.
ALTITUD
(m.s.n.m.)
PRESIN
(mm Hg)3000 526
3279 x
4000 462
526
526 462=
3279 3000
3000 4000
= 508.144
Como,
10.3323 . . 760
' 508.144
= 6.908 . . .
Entonces, a la altitud de 3279 m.s.n.m.:
= . . .