Laboratorio Integral

1. Instituto Tecnológico de Tijuana
Ingeniería Química
Laboratorio Integral
Práctica # 3
“ Planta Piloto Para Mecánica de Fluidos”
Alumnos:
Luis López Nítida
Mojarro Ortiz Ramiro
Rentería García César Horacio
Arredondo Flores David Israel
Tijuana, 28 de febrero de 2011

2. Introducción
La presión que se origina en la superficie
libre de los líquidos contenidos en tubos
capilares, o en gotas líquidas se
denomina presión capilar. Se produce
debido a la tensión superficial. En una
gota es inversamente proporcional a su
radio, llegando a alcanzar valores
considerables.

3.  Por ejemplo, en una gota de mercurio de una
diezmilésima de milímetro de diámetro hay una
presión capilar de 100 atmósferas. La presión
hidrostática corresponde al cociente entre la
fuerza normal F que actúa, en el seno de un
fluido, sobre una cara de un cuerpo y que es
independiente de la orientación de ésta.
 Depende únicamente de la profundidad a la que
se encuentra situado el elemento considerado.
La de un vapor, que se encuentra en equilibrio
dinámico con un sólido o líquido a una
temperatura cualquiera y que depende
únicamente de dicha temperatura y no del
volumen, se designa con el nombre de presión
de vapor o saturación.

4. Objetivo
 Calcular el factor de fricción en
los tubos de vidrio DN15
(diámetro = 0.0173 m) y DN25
(diámetro = 0.026 m). Y en los
tubos de acero inoxidable
DN15 (diámetro = 0.0183 m) y
DN25 (diámetro = 0.0297 m).
 Haciendo pasar el agua por
los tubos de vidrio DN15 y
DN25 alternativamente y
diferentes flujos, calcular el
factor de fricción de Fanning
por medio de la expresión que
la define, esto es:
( )
LG
PD
f
v
PP
L
D
f Lo
2
52
2
32
2
14
1
µ
π
ρ
∆
=
⇓
−






=

5. Material
Planta Piloto para mecánica de fluidos.

6. Procedimiento
 El experimento se inicia con el procedimiento de
marcha de la planta piloto, llenando el tanque de
agua e poniendo en marcha la bomba.
 A continuación, hay que purgar las válvulas de
toma de presión de acuerdo al mismo
procedimiento de marcha.
 Una vez puesta a punto, se hace pasar el agua
solamente por el tubo DN15 de vidrio
incrementando el flujo desde 2m³/hr hasta 10
m³/hr.

7.  Realizar el mismo experimento para el tubo DN25 de
vidrio. Y de igual manera para los tubos de acero
inoxidable.
 Para cada valor de flujo, determinar la diferencia de
presión que marca el manómetro diferencial, colocado a
la izquierda del equipo. Considerar que la longitud entre
las tomas de presión es de 0.8 m.
Una vez obtenidos los datos del flujo y perdidas de
presión, se calcula el factor de fricción y el numero de
Reynolds para cada caso, elaborando con ellos una
tabla de factor de fricción Vs. Reynolds. Luego se crea
una grafica con ellos y se debe obtener una correlación,
que permita calcular el factor de fricción mediante la
sustitución del Re.
µ
ρDv
=Re

8. Cálculos y Resultados

9. Tubo DN15 (Vidrio)
P∆ µ
Diámetro
(m)
Longitud
(m) Gasto (kg/m³) Fanning Reynolds ln(Fa) ln(Re)
0.0173 0.8 0.001805556 1000 43996.3816 0.001 0.00806279 132884.67 -4.82049523 11.79723689
0.0173 0.8 0.001666667 1000 40663.3224 0.001 0.00874572 122662.794 -4.73919104 11.71719436
0.0173 0.8 0.001388889 1000 27997.6974 0.001 0.00867117 102218.983 -4.74775193 11.53487268
0.0173 0.8 0.001111111 1000 17998.5197 0.001 0.00870988 81775.1787 -4.7432974 11.31172904
0.0173 0.8 0.000833333 1000 11332.4013 0.001 0.00974933 61331.3844 -4.63055679 11.02404697
0.0173 0.8 0.000555556 1000 5999.50658 0.001 0.01161317 40887.593 -4.45561551 10.61858195
0.0173 0.8 0.000277778 1000 1999.83553 0.001 0.01548423 20443.7965 -4.16793344 9.925434766
ρ

10. ln (Fa) vs ln (Re) (Tubo DN15 Vidrio)
y = -0.334x - 0.8961
R2
= 0.9534
-4.9
-4.8
-4.7
-4.6
-4.5
-4.4
-4.3
-4.2
-4.1
9.5 10 10.5 11 11.5 12
ln (Re)
ln(Fa)
Serie1
Lineal (Serie1)
L=.80 m

11. Tubo DN15 de Acero Inoxidable
P∆ µ
Diámetro
(m) L (m) Gasto Fanning Reynolds ln(Fa) ln(Re)
0.0183 0.8 0.00205555 1000
27997.697
4 0.001 0.00524302 143016.806 -5.25085775 11.87071743
0.0183 0.8 0.00194444 1000 25331.25 0.001 0.0053013 135286.224 -5.23980234 11.81514799
0.0183 0.8 0.00166666 1000
18665.131
6 0.001 0.00531682 115959.422 -5.2368792 11.6609956
0.0183 0.8 0.00138888 1000
13332.236
8 0.001 0.00546876 96632.6196 -5.20870353 11.47867164
0.0183 0.8 0.00111111 1000
9332.5657
9 0.001 0.00598139 77306.5131 -5.11910217 11.25553349
0.0183 0.8 0.0008333 1000
5332.8947
4 0.001 0.00607681 57977.6236 -5.10327581 10.96781242
0.0183 0.8 0.0005555 1000
2666.4473
7 0.001 0.00683723 38649.4299 -4.98537276 10.5622873
0.0183 0.8 0.00027777 1000
666.61184
2 0.001 0.00683624 19326.1065 -4.98551677 9.869212127
ρ

12. ln (Fa) vs ln (Re) (Tubo DN 15 Acero inoxidable)
y = -0.1526x - 3.4349
R2
= 0.9079
-5.3
-5.25
-5.2
-5.15
-5.1
-5.05
-5
-4.95
-4.9
0 2 4 6 8 10 12 14
ln (Re)
ln(Fa)
Serie1
Lineal (Serie1)
L=.80 m

13. Tubo DN 25 (Vidrio)
P∆ µ
Diámetro
(m) L (m) Gasto
Densidad
(kg/m³) Fanning Reynolds ln(Fa) ln(Re)
0.026 0.8 0.0027777 1000 11332.4013 0.001 0.00672787 136026.057 -5.00149622 11.82060174
0.026 0.8 0.0025 1000 7332.73026 0.001 0.00537418 122426.879 -5.22614927 11.71526923
0.026 0.8 0.0022222 1000 5999.50658 0.001 0.00556514 108822.804 -5.19123389 11.59747619
0.026 0.8 0.00194444 1000 4656.2829 0.001 0.00564127 95220.6885 -5.17764629 11.46395251
0.026 0.8 0.00166666 1000 3333.05921 0.001 0.00549636 81617.5931 -5.20366841 11.30980012
0.026 0.8 0.00138888 1000 2666.44737 0.001 0.00633184 68014.4976 -5.06216405 11.12747616
0.026 0.8 0.00111111 1000 1999.83553 0.001 0.00742005 54411.8919 -4.90356982 10.90433801
0.026 0.8 0.0008333 1000 1333.22368 0.001 0.00879482 40807.3274 -4.73359278 10.61661694
0.026 0.8 0.00055555 1000 666.611842 0.001 0.00989357 27205.7011 -4.61586974 10.21118183
0.026 0.8 0.000277777 1000 266.644737 0.001 0.01582949 13602.9485 -4.14588052 9.51804185

14. ln (Re) Vs. ln(Fa) Tubo DN25 (Vidrio)
y = -0.4408x - 0.0643
R2
= 0.8805
-6
-5.5
-5
-4.5
-4
8.5 9.5 10.5 11.5 12.5
ln(Re)
ln(Fa)

15. Tubo DN25 (Acero Inoxidable)
P∆ µ
Diametro
(m) L (m) Gasto
Densidad
(kg/m³) Fannig Reynolds ln(Fa) ln(Re)
0.0297 0.8 0.0027777 1000 5332.89474 0.001 0.00615792 119080.05 -5.09001549
11.6875512
3
0.0297 0.8 0.0025 1000 3999.67105 0.001 0.00570146 107175.046 -5.16703253
11.5822187
2
0.0297 0.8 0.0022222 1000 3333.05821 0.001 0.00601338 95265.7547 -5.11376832
11.4644256
8
0.0297 0.8 0.00194444 1000 2666.44737 0.001 0.00628327 83358.1785 -5.06986421
11.3309020
1
0.0297 0.8 0.0016666 1000 1999.83553 0.001 0.00641466 71447.1726 -5.04916949
11.1767136
1
0.0297 0.8 0.00138888 1000 1333.22368 0.001 0.00615766 59541.3111 -5.09005869
10.9944256
5
0.0297 0.8 0.00111111 1000 666.611842 0.001 0.00481062 47633.3061 -5.33692957 10.7712875
0.0297 0.8 0.00083333 1000 399.967105 0.001 0.00513136 35724.8724 -5.27238505
10.4836024
3
0.0297 0.8 0.00055555 1000 266.644737 0.001 0.00769713 23816.4387 -4.86690794
10.0781313
2

16. ln (Fa) vs ln (Re) (Tubo DN25 Acero inoxidable)
y = -0.0354x - 4.7257
R2
= 0.0198
-5.4
-5.3
-5.2
-5.1
-5
-4.9
-4.8
9.8 10 10.2 10.4 10.6 10.8 11 11.2 11.4 11.6 11.8
ln (Re)
ln(Fa)

17. Grafico de tubos con Diferentes
Diámetros
Tubos ln(Fa) Vs. ln(Re)
-5.5
-5
-4.5
-4
-3.5
-3
-2.5
-2
9 9.5 10 10.5 11 11.5 12
ln(Re)
ln(Fa)
DN 15
Vidrio
DN 25
A. Inox.
DN 15
A. Inox.
DN 25
Vidrio