UNIVERSIDAD DE LA COSTA
DEPART DEPARTAMENTO DE INGENIERIA IN GENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL ÁREA DE LABORATORIO Página de internet: www.cc.ed.c! FACULTAD DE INGENIERÍA
VISUALIZACION DE FLUJO EN CANALES ABIERTOSREYNOLDS Rosa Joly, Geiner Gutiérrez, Iván Estrada, José Mercado Laboratorio de Mecánica de Fluidos, Facultad de Ingeniería, Universidad de la osta, !arran"uilla, olo#bia
RE"#MEN Re$n!%d e$n!%d&& e&td e&tdi' i' %a& caract caracter( er(&ti &tica ca&& de )*! )*! de %!& )id!& )id!& in$ect in$ectan and! d! n tra+ad!r dentr! de n %(,id! ,e )(a -!r na ter(a. A /e%!cidade& a*a& de% %(,id!0 e% tra+ad!r &e 1e/e %inea%1ente en %a direcci'n a2ia%. "in e1arg! a 1a$! 1a$!rre& /e%! /e%!ci cida dade de&0 &0 %a& %a& %(ne %(nea& a& de% de% )*! )*! de% de% )id )id! ! &e de&! de&!rg rgan ani+ i+an an $ e% tra+ad!r tra+ad!r &e di&-er&a rá-ida1en rá-ida1ente te de&-3& de&-3& de & in$ecci'n in$ecci'n en e% %(,id! %(,id!.. E% )*! )*! %ine %inea% a% &e den! den!1i 1ina na La1i La1ina narr $ e% )*! )*! errá erráti tic! c! !te !teni nid! d! a 1a$! 1a$!re re&& /e%!cidade& de% %(,id! &e den!1ina Tr%ent!.
1ecánica de )id!&0 di&e=! de react!re& $ 5en'1en!& de tran&-!rte -ara caracteri+ar e% 1!/i1ient! de n )id!. La -ráctica de /i&a%i+aci'n de )*! en cana%e& aiert!&> Re$n!%d& e& na -ráctica 1$ i1-!rtante -ara %a& in&ta%aci!ne& ci/i%e& ;acedct!&0 !%e!dct!&0 etc.< deid! a ,e indica %a i1-!rtancia re%ati/a de %a tendencia de% )*! 4acia n r3gi1en tr%ent! re&-ect! de n! %a1inar $ %a -!&ici'n re%ati/a de e&te e&tad! dentr! de na %!ngitd deter1inada. E% -!der e&tdiar /i&a%i+aci'n de )*! en cana%e& aiert! de na &&tancia n!& a$da a deter1inar e% ti-! de r3gi1en de )*! a tra/3& de n cana% de /i&a%i+aci'n0 deter1inar e% n1er! de Re$n!%d&0 rea%i+ar e% cá%c%! de% radi! 4idrá%ic! en e% cana% de /i&a%i+aci'n $ c!nc%ir t!da& %a& anteri!re&. 2. Montaje exeri!enta"
Pri1er! &e t!1a na -r!eta c!n na ca-acidad de ?@@@1% de %a ca%
#i$ 1. Pr!eta e2-eri1enta%
Leg! &e -r!cede 4a%%ar cada% en deter1inad! /!%1en de aga c!n %a a$da ta1i3n de n cr!n!1etr!.
#i$ %. Reg%a
Y c!n %a a$da de n cr!n!1etr! &e 1ide e% tie1-! en e% ,e en a%(n de1!ra en caer a %a &-ercie 1á& a*a de %a -r!eta.
E&te -r!cedi1ient! &e rea%i+a /ece& c!n di5erente /!%1en
&. Dato' o(tenido' "a(oratorio
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Me&tra& de tie1-!&0 a%tra& !tenida& en e% %a!rat!ri! -ara /!%1ene& deter1inad!& de t!d!& %!& gr-!&. )ru
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9. Conc"u'ione'
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Aarcand! %a in/e&tigaci'n0 e% -r!cedi1ient!0 %!& cá%c%!& $ aná%i&i& rea%i+ad!& &e e&ta%ecen %a&
energ(a de% cada% -ara tran&5'r1a%a en energ(a e%3ctrica& en %!& ca&! de %!& !%e!dct!& $ -re&a&. #na de %a& t3cnica& á&ica& de -r!tecci'n i!%'gica c!n&i&te en %a %traci'n de% aire -ara e%i1inar -art(c%a& -!tencia%1ente -at'gena& -ara e% 4!1re ! c!nta1inante& -ara e% 1ateria% 1ani-%ad! ! e% a1iente. A e&te n &e ti%i+an %tr!& 6EPA ,e &e in&ta%an !ra& ci/i%e& ;&a%a& %anca&<0 1'd%!& ;+!na& %i1-ia&< ! a-arat!& caina& ! cá1ara&<. A e&ta tecn!%!g(a &e %a den!1ina gen3rica1ente %*! La1inar.
%. Cue'tionario •
Di&ctir %a& ra+!ne& -!r %a ca%e& en in&ta%aci!ne& ci/i%e& ;acedct!&0 !%e!dct!&0 etc< e& rar! ,e &e -re&ente r3gi1en %a1inar. Dar n e*e1-%! de in&ta%aci!ne& ind&tria%e& en %a ca%e& &e -!dr(a e&-erar r3gi1en %a1inar.
Gracia& a %a te!r(a dada en c%a&e $ a %a re&-ecti/a& e2-%icaci!ne& $ g(a& rindada& -!r e% d!cente0 e% te1a de r3gi1en0 $ &aiend! c'1! identicar n )*! %a1inar0 tran&it!ri! $ tr%ent!0 e& -rdente -regntar&e -!r,e en in&ta%aci!ne& ci/i%e& ;acedct!&0 !%e!dct!&0 etc.< e& rar! ,e &e -re&ente r3gi1en %a1inar0 $ e&t! e& deid! a ,e en e&ta& &e -re&entan di/er&!& acce&!ri!& ,e %!
:. Re;erencia' •
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UNIVERSIDAD DE LA COSTA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL ÁREA DE LABORATORIO
FACULTAD DE INGENIERÍA 73.
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Ecuación de ernou""i
$$% Rosa Joly, Geiner Gutiérrez, Iván Estrada, José Mercado $&%
Laboratorio de Mecánica de Fluidos, Facultad de Ingeniería, Universidad de la osta, !arran"uilla, olo#bia
F. RE"#MEN @. En e&te -re&ente in5!r1e ana%i+are1!& %a Ecaci'n de Bern!%%i e2-eri1enta%1ente c!n e% !*eti/! de c!1-arar %!& dat!& !tenid!& $ ana%i+ar%! c!n %!& te'ric!&. Para e% de&arr!%%! de %a e2-eriencia 5e nece&ari! n e,i-! ?>? ;Bern!%%i<0 n anc! 4idrá%ic! ,e n!& -r!-!rci!n' %a& a%tra& de% )id!. Para e% cá%c%! de %!& dat!& !tenid!& en %a e2-eriencia &erán gracad!& %!& te'ric!& $ %!& e2-eri1enta%e& -ara /ericar & /eracidad. ?.
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.Bern!%%i0 4$dra%ic enc40 4eig4t0 t4e!retica%. 1. Introducción
F.La ecaci'n de Bern!%%i. E& de %!& -rinci-i!& 5nda1enta%e& de %a 4idr!diná1ica $ &!n inn1era%e& %!& -r!%e1a& -ráctic!& en %!& ca%e& &e -ede a-%icar e&ta ecaci'n $ !tener re&%tad!& a-r!2i1ad!&.
[email protected] %!& -r!%e1a& ! a-%icaci!ne& d!nde &e -ede a-%icar e& en %a deter1inaci'n de %a a%tra d!nde &e in&ta%e n &i&te1a de !1a 4idrá%ica0 de iga% 1anera -ara deter1inar e% t! de a&-iraci'n de n trina. F?.La 1edici'n de %a a%tra diná1ica $ e&tática0 re-re&enta n! de %!& 5act!re& cr(tic!& a tener en centa en e% di&e=! de %a& tr! 1a,ina& de&crita& anteri!r1ente -!r tant! e&tdiar %a& a%tra& ti%i+and! n arreg%! de t! Ventri re&%ta 1$ -ráctic! -ara %a rec!%ecci'n $ c!1-araci'n de dat!&
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Matari"e'8
2. Montaje exeri!enta"
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Banc! 4idrá%ic!
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cr!n!1etr!
=:.
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=2.
F. #icar e% e,i-! de Bern!%%i &!re e% anc! 4idrá%ic! teniend! cidad! de c!%!car e% de&ag[e ;?< &!re e% tan,e de 1edici'n de /!%1en. FF.Z Ni/e%ar e% e,i-! ti%i+and! e% ni/e% de r*a ;<. E&t! &erá -!&i%e -!r e% a*&te de %!& t!rni%%!& ,e &ir/en de a&e a% a-arat!.
E&tará ni/e%ad! cand! %a r*a c!incida c!n e% ar! de% ni/e% de r*a. ?@@. Z Vericar ,e e% anc! 4idrá%ic! &e encentre a-agad!. ?@?. Z C!nectar 4idrá%ic!.
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?@. A% cerrar c!1-%eta1ente %a &a%ida de% )id! e% 1i&1! deerá enc!ntrar&e a %a 1i&1a a%tra -ara cada c!%1na de %(,id!. &. Dato' o(tenido' en e" "a(oratorio 1>&. Abrir suavemente la válvula del equipo. 104. Tomar las lecturas reflejadas en la tabla para los manómetros 1 al 6 (!. 105. "edir el caudal de a#ua que circula por el sistema en ese momento. $ecordar que es recomendable %acer este procedimiento por triplicado. 106.
1-9.
Ta("a F1 dato' de" "a(oratorio
•
•
146. &rocedemos a calcular el área transversal' que está dado por la si#uiente formula correspondiente a un área circular Area transversal=
14.
π D
2
4
•
1-<.
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10.
1><. Le
Lectura' ieo!trica' 1>=. 11>. 112. 11&. 11-. , , , , , 111. *
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19>.
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??. ??F. ?@. @ @ @
A=
A=
π (0.010 m)
Lectura 18
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Qreal =
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V t
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3
1%-.
3
Q real =6 × 10 m / s
?.
C d=1.106
Lectura 28 −5
?H. Caudal teórico
Qteo=
15.
√
2 g ( h1 −h5 ) ( A1 A 5 2
2 1
−5
)
?H.
( A − A 5 )
Qteo=
?F.
C d=0,97
?H.
√
(
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s
) ( 0.26 m−0.224 m ) ( 4.9 × 10− ((
−4 2 4.9 × 10 m −5
) −( 2
4
m
) ( 7.85 × 10−
2 2
−5 2 7.85 × 10 m
3
Qteo=6.636 × 10 m / s
5
1%=.
Lectura &
m
−5
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C d=
Coeficiente de descarga
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1:-.
−5 3 5.068 × 10 m −5 3 8.849 × 10 m
/s /s
C d=0,57
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Q teo Qreal
3
Qteo=5.068 × 10 m / s
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2
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m /s −5 3 9.803 × 10 m / s 9.515 × 10
C d=
2
?. 2 9.8
3
Qteo=9.515 × 10 m / s −5
2
3
Qreal =9.803 × 10 m / s
?H. ?HH.
/s
/
?H.
10 s −5
−5 3 6.636 × 10 m −5 3 6 × 10 m s
C d=
Lectura -
?.
−5
3
Qreal =8.072 × 10 m / s
−5
187. )raGca F1 rea" ?' teorica
3
Qteo=7.419.515 × 10 m / s
?H.
C d=
?.
−5 3 7.419 × 10 m −5 3 8.072 × 10 m
1<<.
/s /s
?. C d=0,91
?F. 1<>.
Lectura 9 −4
Q real =1.001 × 10
??.
−4
Qteo=1.313 × 10
?.
3
m /s −4
C d=1.312
?. ?. -. Re'u"tado'
?H.
)raficas
1<=.
3
m /s C d= −4 3 1.001 × 10 m / s 1.313 × 10
?.
•
3
m /s
1=>.
)raGca F2 Cd V' teo
?F?.
1-5.
#na 1a%a in&ta%aci'n de% e,i-! a5ectar(a %a t!1a de a%tra $ e&t! a & /e+ ca1iar(a e% te!ric! $ e% Cd .
1-6.
Cd VS teo .@E>@ .@@E>@ .@E>@ .@@E>@ ?.@E>@ ?.@@E>@ .@@E>@H @.@@E@@
5. Preguntas 192. a. *+uáles son las fuentes de error de la práctica desarrollada, P!de1!& enc!ntrar 5ente& de err!re& a% 1-.
1!1ent! de t!1ar dat!& e2-eri1enta%1ente de 5act!r 41an!&: • • • •
e e% e,i-! n! e& t!ta%1ente ni/e%ad! La 1a%a t!1a de% tie1-! a% 1edir %!& cada%e& La 1a%a t!1a de %a& 1edida& c!n %a reg%a A%gna 1angera e&te r!ta
?F. b. */u efecto tendra sobre el e2perimento 3 sus resultados si se desarrolla con un equipo que no est instalado en posición %oriontal,
c. nvesti#ue otros mtodos 3o dispositivos empleados para la medición de caudal en conductos cerrados. "7889$ 87 9$:+9 7l medidor de 9rificio es •
un elemento más simple' consiste en un a#ujero cortado en el centro de una placa intercalada en la tubera. 7l paso del fluido a travs del orificio' cu3a área es constante 3 menor que la sección transversal del conducto cerrado' se realia con un aumento apreciable de la velocidad (ener#a cintica! a e2pensa de una disminución de la presión estática (cada de presión!. &or esta raón se le clasifica como un medidor de área constante 3 cada de presión variable. 1-. T;<9 87 &T9T 7s uno de los medidores más •
e2actos para medir la velocidad de un fluido dentro de una tubera. 7l equipo consta de un tubo cu3a abertura está diri#ida a#ua arriba ' de modo que el fluido penetre dentro de sta 3 suba %asta que la presión aumente lo suficiente dentro del mismo 3 equilibre el impacto producido por la velocidad. 7l Tubo de &itot mide las presiones dinámicas 3 con sta se puede encontrar la velocidad del fluido' %a3 que anotar que con este equipo se puede verificar la variación de la velocidad del fluido con respecto al radio de la tubera (perfil de velocidad del fluido dentro de la tubera!. 1-=.
d. *A qu se debe que vare + d, 1--.
@@. E% c!eciente de de&carga /ar(a de acerd! a %a carga $ a% ta1a=! de% !rici!0 e& decir ta1i3n /ar(a de-endiend! de% /!%1en de aga ,e /a &a%iend!0 e& decir e&te c!eciente de de&carga e&a re%aci!nad! directa1ente a% cada% de-endiend! de% cada% $ de% ta1a=! de !rici! -!r a% ca% &a%e e% aga0 e& %! ,e ca&a %a /arian+a de Cd. @?. %. Conc"u'ione'
@H. @.
@. En %a e2-eriencia rea%i+ada &e %!gr' ca%c%ar %!& /a%!re& te'ric!& $ rea%e& de cada%e& ana%i+ad!& en e% %a!rat!ri! de 1ecánica de )id!&. Ana%i+and! ne&tr!& re&%tad!& -!de1!& decir ,e %!& err!re& !tenid!& &e deen a %!& 5act!re& ,e inter/ienen en %a -ráctica $ ,e &!n re%e/ante& a %a 4!ra de c!1-arar %a in5!r1aci'n. @. :. RE#ERENCIAS > "treeter V(ct!r L. Mecánica de %!& 2>-.
)id!&. Tercera edici'n. Edit!ria% Mc graw 6i%%. @. ;Ca-(t%! H0 a%gna& a-%icaci!ne& de %a ecaci'n de Bern!%%i0 In&tr1entaci'n de 1edida de /e%!cidad. In&tr1entaci'n de 1edida de cada% en )*! cerrad!<
