Informe de Flujo Laminar y Turbulento

Informe de Flujo Laminar y Turbulento

Sánchez, Daniela; Pardo, Laura; Olarte, Valeria; Correa, Camilo

u1102617@unimilitar.edu.co; u1102600@unimilitar.edu.co; u1102595@unimilitar.edu.co; u1102552@unimilitar.edu.co 

Resumen (Abstract)

Mediante un análisis experimental se mostrará el comportamiento de un fluido (aceite) y las pérdidas de energía que se presentan a través de la tubería por la que transita el mismo. Partiendo del montaje realizado en el laboratorio, se varían los caudales de manera que sea posible tomar alturas piezométricas producidas por 8 piezómetros; será posible obtener características del fluido y la tubería, tales como; número de Reynolds que permite determinar el régimen en el que circula el fluido, coeficiente de fricción en la tubería y velocidad de flujo.

Palabras Clave

Perdidas de energía, número de Reynolds, rugosidad absoluta, coeficiente de fricción de Darcy-Waisbach.

Introducción

El objetivo del laboratorio es determinar cualitativamente el tipo de flujo de un fluido a partir de un montaje en el cual a partir de la variación del caudal dentro de la tubería se pueda determinar el valor del número de Reynolds y así calcular el coeficiente de fricción que presenta la tubería.

Se entiende como fluido a un líquido que circula por un ducto que a su vez produce una pérdida de energía ya que se encuentra en contacto con factores que dependen del medio en el que fluye dicho líquido. El comportamiento del fluido puede ser laminar o turbulento el cual se determina a partir de las características que pueda tener el fluido como la velocidad en la que fluye, su viscosidad, su inercia y demás. Con estas características se puede hallar el “número de Reynolds” el cual a partir de la relación entre la inercia y la viscosidad define el tipo de flujo. Todo esto a partir de una ecuación definida por Darcy – Weisbach, la cual permite a través del número de Reynolds y el coeficiente de fricción determinar el valor de la pérdida de energía del fluido al final de la tubería.

Elementos del Trabajo y metodología

Para la realización de la práctica se utilizó una instalación conformada por una tubería de bronce dividida en 8 partes, múltiples piezómetros, un manómetro, un tanque gravimétrico montado sobre una balanza que determina la cantidad de fluido (aceite), que cae en el tanque en determinado tiempo, una válvula reguladora de caudal y una bomba centrifuga que le da al fluido una presión adecuada para que este maneje una velocidad constante.

La práctica inició midiendo la temperatura inicial del aceite, luego se precedió a abrir la válvula reguladora para que el fluido saliera de la tubería a una velocidad constante, luego se determinó de presión en cada una de las ocho partes de la tubería (una por una), abriendo el piezómetro de mercurio para tomar la altura piezométrica, luego se abrió la válvula del tanque para dejar caer el fluido por un terminado tiempo para determinar el peso del caudal, una vez terminado el tiempo determinado se cierra esta válvula y se toma el peso obtenido a través de la balanza electrónica que se encuentra debajo de la máquina. Finalmente se cierra la compuerta y se toma temperatura.

Se realizó este procedimiento cuatro veces más tomando diferentes caudales para flujo ascendente y descendente.

Ahora se determinan las pérdidas de energía de la tubería, luego se calculan los caudales correspondientes con la siguiente ecuación:

[pic 2]

Obtenido el valor del caudal y sabiendo el diámetro de la tubería, se calculan las velocidades, y utilizando la tabla de viscosidad cinemática del aceite se encuentra el primer cálculo del número de Reynolds.

Resultados

Para el flujo ascendente se tomaron alturas piezométricas en centímetros, las cuales se pasaron a centímetros de mercurio Tabla (2), temperatura inicial es decir, antes de tomar los caudales, peso en kilogramos, tiempo y temperatura final.

 Tabla 1 Densidades.

[pic 3]

Tabla 2 Flujo ascendente.

1. Perdidas de energía.

Tabla 3 Pérdidas de energía.

1. Caudal.

Tabla 4 Caudal.

1. Velocidad en cada columna.

Tabla 5 Velocidades.

1. Número de Reynolds.

Tabla 6 Número de Reynolds.

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