UNIVERSIDAD TECNICA DE ORUROFACULTAD NACIONAL DE INGENIERIADEPARTAMENTO DE FISICA

4TRABAJO EXPERIMENTAL N

IFis 1102

CAPITULO:Mecnica de FluidosTEMA:Dinmica de FluidosNOMBRE:Gonzales Rodrguez lvaro MarceloDOCENTE DE TEORIA: Ing. Gonzalo MendozaDOCENTE DE LABORATORIO:Ing. Gustavo LozaFECHA DE REALIZACION:09/05/2008FECHA DE ENTREGA:30/05/2008

Oruro BoliviaTRABAJO EXPERIMENTAL N 4Dinmica de Fluidos1. OBJETIVOCalcular experimentalmente la densidad del aire utilizando un tuvo de Prandtl.En las siguientes condicionesPRESIONTEMPERATURA

2. TEORIAUn fluido en movimiento es mucho ms complejo,que un fluido completamente esttico, para lo cual se deben considerar la influencia de las condiciones en las que se realiza el estudio, de ciertas leyes fijas de la naturaleza, su estudio se ha simplificado combinando la teora y la matemtica con los datos experimentales.FLUJO LAMINAR Se dice que el flujo es laminar cuando las trayectorias de las partculas individuales no se cruzan ni se interceptan, as en un sistema de lados paralelos se tendr lneas de trayectoria paralelos, y su trayectoria suele ser una curva en tres dimensiones. Por lo que para ser un flujo laminar las condiciones debe ser que la velocidad sea baja, el tamao de los conductos sea pequeo y el lquido sea de elevada viscosidad.Para una comprensin ideal se puede ver con mayor claridad el flujo laminar en los conductos de canales de riego.FLUJO TURBULENTO Es Aquel Flujo de liquido que se desplaza a travs de una tubera realizando intersecciones y golpeando las paredes.Para la identificacin de flujos es importante aplicar el numero de REINOL. VISCOSIDADLa viscosidad es el rozamiento interno entre las capas de fluido. A causa de la viscosidad, es necesario ejercer una fuerza para obligar a una capa de fluido a deslizar sobre otra.

CAUDAL DEL FLUJOEl volumen del fluido que pasa por una seccin transversal de rea A de una corriente en un tiempo unitario se denomina caudal. Se representa por lo general con la letra Q y es igual al producto del rea en un punto por la velocidad del fluido en ese punto:

FLUJOS Y CONTINUOUn flujo se considera estacionario cuando el caudal es constante para ese fluido en cualquier punto del conducto, as se deduce que el rea es inversamente proporcional a la velocidad en cada punto, si el caudal vara en relacin al tiempo el flujo se considera no estacionario. Por lo cual se tiene para dos puntos A y B de un sistema que consideramos continuo tenemos:

ECUACIN DE BERNOULLIConsiderando un flujo estacionario, incomprensible no viscoso y no rotatorio a lo largo de una tubera, en 1738, Daniel Bernoulli demostr que la energa contenida por una masa dada es la misma en todos los puntos de su trayectoria de flujo, es decir la energa cintica, la de presin y la de posicin se pueden convertir en cualquiera de las otras formas sin prdidas, esta relacin se representa como sigue:

Esta ecuacin es la representacin del teorema de Bernoulli, el cual enuncia que:Despreciando la friccin, la carga total o la cantidad total de energa por unidad de peso, es la misma en todos los puntos de la trayectoria de un flujoPara este laboratorio utilizaremos el medidor de Ventur, el cual se utiliza para medir el flujo de un fluido en una tubera. As un fluido (como ser el AIRE) fluye con una densidad fluye por una tubera de rea de su seccin transversal A. el rea a a en su cuello, y all se acopla un tubo manomtrico, como se ve en el montaje del experimento, en este caso tomamos que la densidad del lquido contenido en el tubo manomtrico es agua con una densidad H2O. En este caso aplicamos la ecuacin del Caudal, la ecuacin de Bernoulli y la ecuacin de igualdad de presiones en dos puntos:

h

Variables = Variable independienteVariable independienteEntonces:

Aplicando la Ec. De bernoulli en los puntos 1 y 2 se obtiene

Se tiene que

siendo:

Modelo Matemtico:

Donde:

3. DESARROLLO EXPERIMENTAL3.1 EQUIPONMATERIAL

1Tubo de Prandtl

2Generador de viento

3Manmetro en U

4Termmetro

5Anemmetro

6Regla de 30

7Accesorios (Bases, varillas, etc.)

3.2 ejecucin del experimento1) Instalar el tubo de Prandtl en el centroide de salida del flujo de aire creada por el generador, conectando con una manguera al manmetro en U.2) Se hace circular aire mediante el generador, cuya velocidad esta regulada por el restato incorporado y se observa los desniveles que alcanzan las ramas del manmetro, midiendo esta diferencia de alturas h.3) Luego medimos la velocidad, poniendo el anemmetro en el centroide del flujo de aire.4) Repetimos los pasos 2) y 3) aumentando la velocidad del generador de aire

3.3 REGISTRO DE DATOS

NV ALTURA

110.01801771000

212.0181175

313.0182174

414.0183173

515.0184172

4. CALCULOS

N

10.003100

20.006144

30.008169

40.010196

50.012225

4.1 GRAFICODispersin de datos experimentales:

Linearizacion de los datos experimentales:

De la ecuacin ajustada se tiene que la pendiente del modelo matemtico:Como:

Reemplazando datos se tiene que la densidad del aire es:

Obtenindose el siguiente cuadro de resultados:

1.419

5. CONCLUSIONES La densidad del aire obtenida a una P = 494 mmHg y una temperatura de 12 CResulta ser mayor al valor referencia de una densidad a 20 C y una Presion de 760 mmHg, esto es coherente dado que a menos presin mayor volumen.

LABORATORIOVALOR REFERENCIA

6. CUESTIONARIO6.1 Explique perfiles de velocidad El flujo es laminar y viscoso, con un perfil de velocidad parablico, siendo la velocidad mxima en el centro del tubo y en las paredes del mismo la velocidad es casi nula.

6.2Completar y graficar la siguiente tabla.TEMPERATURA DENSIDAD

-20?

-10?

0?

10?

20?

30?

Completando la tabla se tiene:TEMPERATURA DENSIDAD

-201.395

-101.342

01.292

101.247

201.204

301.165

7. BIBLIOGRAFIATema: Dinmica de FluidosWeb: www.monografias.comFecha: 14 de mayo del 2008

8. ANEXOTabla de densidades a una T = 20C y una P = 760 mmHg SustanciaDensidad

Agua 1000

Aceite 920

Gasolina 680

Plomo 11300

Acero 7800

Mercurio 13600

Madera 900

Aire 1,3

Butano 2,6

Dixido de carbono 1,8

FLUJO LAMINAR Se dice que el flujo es laminar cuando las trayectorias de las partculas individuales no se cruzan ni se interceptan, as en un sistema de lados paralelos se tendr lneas de trayectoria paralelos, y su trayectoria suele ser una curva en tres dimensiones. Por lo que para ser un flujo laminar las condiciones debe ser que la velocidad sea baja, el tamao de los conductos sea pequeo y el lquido sea de elevada viscosidad.Para una comprensin ideal se puede ver con mayor claridad el flujo laminar en los conductos de canales de riego.FLUJO TURBULENTO Es Aquel Flujo de liquido que se desplaza a travs de una tubera realizando intersecciones y golpeando las paredes.Para la identificacin de flujos es importante aplicar el numero de REINOL.