Laboratorio Flujo De Aire A Través De Una Tubería Horizontal

Ensayo

Procedimiento

Primeramente para la realización del ensayo se debe revisar que el sistema este purgado luego de haber encendido la bomba que suministrará el fluido al sistema. Sobre esta tubería se efectuarán lecturas en los piezometros No. 2,3,6 y el piezometro conectado al Tubo Pitot para diferentes caudales. Esto con el fin de tener mayor certeza en los resultados y tener una mayor base experimental para justificar en analisis realizado.

En cuanto a la lectura que se realizará en el piezometro conectado con el Tubo Pitot cabe destacar ademas que como éste dispositivo permite unicamente lecturas puntuales sobre el diametro de la tubería es necesario tomar tres medidas por caudal que por cuestiones prácticas se harán en el centro de la tubería, luego a un medio del radio y finalmente en el borde interno de la tubería. A esta lectura de presión se le conoce como la presión de estncamiento o presión total del flujo.

Todos los valores de las cabezas piezométricas serán medidas en columa de agua y deberán ser transformadas a columna de aire.

Ya con las lecturas del piezometro No. 6 (P_6) y de aquel conectado al tubo Pitot (P_Est) será posible mediante la aplicación de la ecuación de Bernoulli entre ambos puntos encontrar las velocidades respectivas en la sección transversal de la tubería.

u_0=⌈(2g*(P_Est-P_6 ))/γ_aire ⌉^(1/2)

Ecuación de Velocidad por Tubo Pitot

Luego de hallar estas velocidades es necesario calcular la velocidad promedio del flujo para cada uno de los caudales. Aunque existen varias metodologías fue seleccionada la del método de Áreas Aferentes cuya explicación no se dará en este informe pues se considera secundaria.

Con las velocidades promedio ya calculadas se verificará el tipo de flujo, ya sea turbulento o laminar, haciendo uso del numero de Reynolds respectivo a cada caudal.

Re=(U*D)/υ

Ecuación del No. de Reynolds

Finalmente, con las lecturas medidas en los piezometros No. 2 y 3 será posible encontrar las pérdidas de energía en este tramo del sistema. Estos ΔP deberán ser tabulados y comparados con los valores de velocidad promedio para cada caudal. Esto con el fin de encontrar el exponente n que el Ingeniero O.Reynolds determino en sus experimentos para poder caracterizar el tipo de flujo. La ecuación de esta gráfica será de la forma:

P=KV^n

Análisis y resultados

Los datos obtenidos en el laboratorio como diámetros, longitudes y cabezas piezometricas ademas de los valores calculados como la velocidad para cada sección del área transversal, la velocidad promedio y el caudal se muestran en el ANEXO 1; teniendo estos datos procedemos a graficar los perfiles de velocidad y aquella relación entre Presión y Velocidad mostrados en el ANEXO 2.

Se puede evidenciar por el orden de magnitud de las velocidades que el tipo de flujo será turbulento sin haber siquiera calculado el No. De Reynolds que efectivamente confirma más adelante esta condición con valores que oscilan entre 5.0E4-1.0E5.

Además es posible evidenciar en los perfiles de velocidad un comportamiento normal que si se desea, se puede verificar agregando una línea de tendencia logaritimica evidenciando así que el coeficiente de corelación R2 es de 0.95 para las tres gráficas. Esto teniendo en cuenta que la apertura de la válvula que controlaba el caudal que fluía no se hizo de manera controlada.

Finalmente, en cuanto al exponente de proporcionalidad en la relación entre el ΔP y las Velocidades promedio fue calculado un valor de 1.2. Este valor comparándolo con aquel encontrado en la literatura para flujo turbulento (1.75-1.8) generá una diferencia importante en cuánto a lo esperado. Se puede atribuír este error a la diferencia entre los caudales medidos, la falta de control sobre estos, la poca

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