Pérdidas por fricción en tuberías con flujo laminar

Objetivos

• Determinar las pérdidas primarias con flujo Laminar
• Determinar el Factor de Fricción experimental del tubo.
• Comparar el factor de fricción experimental con el teórico.

Marco Teórico

• A medida que un fluido fluye por un conducto, ocurren pérdidas de energía por causa de la fricción que hay entre el liquido y la pared de la tubería. 
• Perdida primaria: pérdidas que ocurren al momento del contacto del fluido con la superficie de la tubería y ocurre un rozamiento entre unas capas de fluido con otras.
• Para calcular las perdidas en tuberías se utiliza la ecuación de Darcy-Weisbach:

• hL = perdida primaria de energía (m)
• f = factor de fricción
• L = Longitud (m)
• v = velocidad (m)
• g= gravedad (m/s^2)
• D= Diámetro interno (m)

Equipos y procedimientos

• Módulo Básico Gunt HM 150. Con bomba centrífuga sumergible de 250 W de potencia y caudal máximo de 150.
• Módulo Gunt HM 150.01.
• Jarra de aforo.
• Cronómetro.
• Módulo Gunt HM 150.01

1. Instalar el Módulo HM 150.01 sobre el Módulo Básico HM 150, conectando la manguera de salida de la bomba en la tubería de empalme N° 9, y la manguera de salida del HM 150.01 al tanque del módulo básico. Precaución: Comprobar que el nivel de agua en el depósito de la bomba, cubra la totalidad de la bomba sumergible.
2. Cerrar la válvula N° 7, del by-pass N° 8 para flujo turbulento, y abrir las válvulas N° 10 y 11, del depósito vertical N° 6. Abrir también la válvula N° 2, de salida del módulo.
3. Conectar las mangueras para medición de presión, desde la toma N° 12 hasta la columna de alta presión, y desde la toma N° 3 hasta la columna de baja presión. Abrir la válvula de purga de aire del medidor de columna.
4. Poner en servicio la bomba, regulando el caudal con la válvula de salida de la bomba, de tal forma que se establezca un nivel constante en el rebosadero del depósito vertical. El ajuste preciso del nivel se hará con la válvula N° 10.
5. Ajustar con la válvula N° 2 un caudal tal, que el medidor de columna de baja presión indique un nivel de cerca de 2 centímetros de columna de agua. Dadas las características del agua empleada en la experimentación, especialmente en lo que respecta a su viscosidad, que es muy reducida, deberá regularse un caudal tal, que el Número de Reynolds sea inferior a 2000. Para esto, se restringirá el paso de agua a través de la válvula N° 2, de forma que la velocidad sea inferior a 0.72 m/s. La velocidad se determina tomando un volumen aproximado de 2 litros en la jarra aforada suministrada, midiendo el tiempo empleado en la recolección. Estos datos se registran en la planilla correspondiente y se calcula el caudal y la velocidad. Se anotarán también los datos de presión suministrados por las columnas de alta y baja presión.
6. Repetir el procedimiento tomando unas tres mediciones, aumentando el caudal con la válvula N° 2.
7. Anotar los datos medidos durante la práctica y efectuar los cálculos indicados.

  Datos

  

Cálculos y resultados

  Análisis de resultados 

• Se puede observar que para cada dato de tiempo el cada caudal es casi idéntico.
• El factor de fricción experimental y teórico son distintos, esto puede ser causa de errores humanos o experimentales, aunque también debido a las formulas aplicadas, en este caso puede considerarse mejor realizar los datos con la formula experimental.
• Observando el mayor tiempo se puede ver que, a mayor tiempo, la velocidad, el caudal y el valor de Reynolds es menor pero el coeficiente de fricción tanto experimental como teórico es mayor, esto se puede dar debido a que a mayor tiempo el contacto que hace el fluido con la tubería es mayor generando mas perdidas de energía por fricción.

Conclusiones

• A mayor tiempo mayor sera el factor de fricción.
• A mayor tiempo menor sera el caudal, la velocidad y Reynolds.
• A mayor velocidad el factor de fricción experimental sera menor .
• Al ser flujo laminar todos los datos son más bajos respecto a los flujos turbulentos debido a la estabilidad que presenta este tipo de flujo. 

  Anexos

Bibliografía

• https://alojamientos.uva.es/guia_docente/uploads/2012/389/51453/1/Documento6
• http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoentuberias/fricci%C3%B3n/fricci%C3%B3n.htm
• http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoentuberias/confinado/confinado.htm