FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

LABORATRIO DE MECNICA DE FLUIDOS E HIDRALICA

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERA CIVIL

INFORME:

PRDIDAS SECUNDARIAS

DOCENTE: ING. HUATUCO GONZALES. MARIO

CURSO: LABORATRIO DE MECNICA DE FLUIDOS E HIDRALICA

ALUMNO: HUAMAN MEDINA, JUNIOR JUAN

AULA: C 1 HUANCAYO - 2013

INFORME N 01 C1 UPLA 13 DE LA UEC LABORATORIO DE MEC. DE FLUIDOS E HIDRAULICA

1. DATOS GENERALES 1.1. Tema: PERDIDAS DE CARGAS LOCALES. 1.2. Fecha: fecha del ensayo: 21 de octubre de 2013. fecha de entrega del informe: 28 de octubre de 2013. 1.3. Lugar: Departamento: Junn Provincia: Huancayo Distrito: Huancayo Lugar: Facultad de Ingeniera Girldez. Anexo: Laboratorio de Mecnica de Fluidos e Hidrulica.

1.4. Participante: HUAMAN MEDINA JUNIOR JUAN 1.5. Modulo:

FME 05 a) medida de prdida de carga para un codo largo de 90.b) medida de prdida de carga para un ensanchamiento 25/40.c) medida de prdida de carga para una contraccin 40/25.d) medida de prdida de carga para un codo medio de 90.e) medida de prdida de carga para un codo corto de 90f) medida de prdida de carga para un codo cuadrado.g) medida de prdida de carga para una vlvula de membrana.

2. OBJETIVO

Determinar los coeficientes de las cargas locales de los diferentes accesorios.

a) Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por una curva para un codo largo de 90.b) Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por un ensanchamiento 25/40 cm.c) Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por una contraccin 25/40 cm.d) Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por un codo medio de 90.e) Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por un codo corto de 90.f) Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por un codo cuadrado.g) Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por una vlvula de membrana.

3. EQUIPOS Y/O MATERIALES Equipo de Perdidas de Cargas Locales FME 05.

Banco Hidrulico - FME 00

4. PROCEDIMIENTO 4.1. El equipo de perdidas de cargas locales, se instal sobre el banco hidrulico. 4.2. Se enciende el banco hidrulico. 4.3. Se grada con un caudal constante; para el llenado de los tubos manomtricos, con el flujo (agua). 4.4. Una vez llenado los tubos manomtricos se procede a dar lectura de las prdidas de cargas locales.

4.5. Con la ayuda del piezmetro, del cronmetro y del indicador se procede a dar lectura del caudal; este procedimiento se realiza tres veces, con un caudal constante. 4.6. En el presente ensayo se repiti cinco veces los pasos 4.3, 4.4, y 4.5. Pero con distintas graduaciones del caudal del banco hidrulico. 5. MARCO TERICOPRDIDAS SECUNDARIAS EN TUBERAS Y CONDUCTOS CERRADOS

LAS PRDIDAS SECUNDARIAS.- Son las prdidas de forma, que tienen lugar en las transiciones (angostamientos, ensanchamientos, etc.), codos, vlvulas, elementos de medicin y toda clase de accesorios y elementos adicionales de las tuberas.Consideremos el esquema de conduccin representado en el esquema siguiente, los tramos ab, de, fg, hi, jk, lm son tramos rectos de seccin constante. En todos ellos se originan prdidas primarias. En los tramos restantes se originan prdidas secundarias: as F es un filtro, Fa desage de un depsito, bc un codo, cd un ensanchamiento brusco, kl un medidor de caudal y mn desage de un depsito.

Figura 12. Esquema explicativo de conduccin de un fluido

En el caso particular la ecuacin de Bernoulli quedar:P1 = P2 (presin atmosfrica)V1 = V2 = 0 (depsitos grandes, velocidad de descenso del agua en 1 y de ascenso en 2, despreciables).Luego Hr12 = Z1 Z2 (m)El trmino H r 12 = H rp 12 + H rs 12

Donde:H rp 12 = suma de prdidas primarias entre 1 y 2.H rs 12 = suma de prdidas secundarias entre 1 y 2.

Ecuacin: Prdida de Presin Secundarias:

Hps = prdida de presin secundariaK = Coeficiente adimensional de prdida de presin secundariaV = Velocidad media en la tubera, si se trata de codos, vlvulas, etc. Si se trata de un cambio de seccin como contraccin o ensanchamiento, suele tomarse la velocidad en la seccin menor.g = aceleracin de gravedad.

CONTRACCIN SBITALa prdida de energa debido a una contraccin sbita se calcula a partir de la ecuacin.

Ecuacin 210. Prdida de carga del fluido

Donde V2 es la velocidad en la corriente hacia abajo del conducto menor a partir de la contraccin. El coeficiente de resistencia K depende de la proporcin en los tamaos de los conductos y de la velocidad del flujo.El mecanismo mediante el cual se pierde energa debido a una contraccin sbita es bastante complejo. La figura a continuacin ilustra lo que sucede al converger la corriente de flujo.

A) MEDIDA DE PRDIDA DE CARGA PARA UN CODO LARGO DE 90.PROCEDIMIENTO 01:El procedimiento para la realizacin de esta prctica es la siguiente: Montar el equipo sobre el Banco Hidrulico FME 00 o sobre el grupo Hidrulico FME 00B. Conectar el tubo de entrada del equipo a la boca de impulsin del Banco con el enchufe rpido e introducir conducto flexible de la salida de aquel, en el tanque volumtrico. Llene los tubos manomtricos de agua siguiendo el procedimiento indicado en las prcticas anteriores. Una vez presurizado el sistema, encienda la bomba y vaya abriendo ligeramente la vlvula del Banco o Grupo VC, a la vez que abriendo la vlvula de control del equipo, VCC. Esto ha de hacerse muy suavemente, para evitar que la medida se nos vaya de escala tanto superior como inferiormente. Una vez abierta completamente la vlvula del Grupo o Banco, regule el caudal con la vlvula de control del equipo, VCC. Anote las lecturas indicadas en los tubos manomtricos asociados con el Codo Largo de 90 (H1 y H2). El mismo procedimiento debe realizarse para los dems accesorios. Determine el caudal de agua, anotando todos esos valores. Repita los pasos anteriores variando el caudal mediante la apertura de la vlvula de control del equipo. Complete la tabla de valores.OBSERVACIN:Puede ocurrir que al hacer las medidas se vaya de escala algn elemento y eso perturba la medida que estamos realizando. Para evitar eso debe cerrar las vlvulas manomtricas de los tubos asociados a esos elementos.

PROCEDIMIENTO 02: Sistema Con Descarga Libre El procedimiento para la realizacin de esta prctica es lo mismo que el anterior, solo que en este caso se utiliza la vlvula de control de caudal del Banco Grupo, VC para regular el caudal.

6. TABLA DE REGISTROS 6.1. TABLA N 01: En esta tabla se registraron las presiones de entrada, salida, h, litros, tiempo y caudal

NPePsh (m)litrostQ (m3/s)

10,2780,240,0382L7,960,00025

20,2860,2780,0082L7,960,00025

30,2860,2420,0442L7,960,00025

40,2380,2320,0062L7,960,00025

50,2120,1840,0282L7,960,00025

60,0740,0380,0362L7,960,00025

Nh (m)VtQ (m3/s)

10,2840,2780,0062L9,440,00021

20,2760,2740,0022L9,440,00021

30,2780,2380,042L9,440,00021

40,240,2320,0082L9,440,00021

50,2160,1940,0222L9,440,00021

60,1060,0780,0282L9,440,00021

Nh (m)VtQ (m3/s)

10,2740,2660,0083L1,010,00018

20,2840,2680,0163L1,010,00018

30,270,2380,0323L1,010,00018

40,2380,2340,0043L1,010,00018

50,2240,2060,0183L1,010,00018

60,1340,1120,0223L1,010,00018

Nh (m)VtQ (m3/s)

10,2660,2580,0083L19,880,00015

20,2640,2580,0063L19,880,00015

30,2660,2420,0243L19,880,00015

40,3360,2420,0943L19,880,00015

50,2280,2160,0123L19,880,00015

60,2660,250,0163L19,880,00015

Nh (m)VtQ (m3/s)

10,2620,2580,0042L131,5E-05

20,260,2580,0022L131,5E-05

30,260,2420,0182L131,5E-05

40,2480,2420,0062L131,5E-05

50,2320,2260,0062L131,5E-05

60,1840,1720,0122L131,5E-05

7. TABLA DE DATOS PROCESADOS

Nh (m)Q (m3/s)VK

10,0380,000253,96E-141,88E+13

20,0060,000212,79E-144,22E+12

30,0080,000182,05E-147,65E+12

40,0080,000151,42E-141,1E+13

50,0040,0000151,42E-165,51E+14

Nh (m)Q (m3/s)VK

10,0080,000253,96E-143,97E+12

20,0020,000212,79E-141,41E+12

30,0160,000182,05E-141,53E+13

40,0060,000151,42E-148,26E+12

50,0020,0000151,42E-162,75E+14

Nh (m)Q (m3/s)VK

10,0440,000253,96E-142,18E+13

20,040,000212,79E-142,81E+13

30,0320,000182,05E-143,06E+13

40,0240,000151,42E-143,3E+13

50,0180,0000151,42E-162,48E+15

Nh (m)Q (m3/s)VK

10,0060,000253,96E-142,97E+12

20,0080,000212,79E-145,62E+12

30,0040,000182,05E-143,83E+12

40,0940,000151,42E-141,29E+14

50,0060,0000151,42E-168,26E+14

Nh (m)Q (m3/s)VK

10,0280,000253,96E-141,39E+13

20,0220,000212,79E-141,55E+13

30,0180,000182,05E-141,72E+13

40,0120,000151,42E-141,65E+13

50,0060,0000151,42E-168,26E+14

Nh (m)Q (m3/s)VK

10,0360,000253,96E-141,78E+13

20,0280,000212,79E-141,97E+13

30,0220,000182,05E-142,1E+13

40,0160,000151,42E-142,2E+13

50,0120,0000151,42E-161,65E+15

8. Grficos

CONCLUSIONES: Las prdidas secundarias son las prdidas de forma, que tienen lugar en las transiciones (angostamientos, ensanchamientos, etc.), codos, vlvulas, elementos de medicin y toda clase de accesorios y elementos adicionales de las tuberas.

Conforme el agua se aproxima al codo, su energa o carga, cerca de las paredes es pequea debido a la friccin de la viscosidad. El aumento de presin originado por una fuerza centrfuga hace que la velocidad de las partculas cercanas a la pared exterior se vuelva cero, producindose la formacin de remolinos y una separacin de la pared. Con respecto al factor de friccin (f), se puede decir que es un factor adimensional necesario para determinar el valor correcto de las prdidas por friccin; por lo tanto, ste no puede ser constante, sino que debe depender de la velocidad, del dimetro, de la densidad, de la viscosidad y de ciertas caractersticas de la rugosidad de las paredes de la tubera. En este caso, el flujo contina convergiendo despus de la embocadura durante una cierta distancia, a partir de la cual se produce su ensanchamiento. Por tanto, se formaran turbulencias entre el flujo y las paredes de la tubera, y tambin entre estas y la vena lquida contrada. En este proyecto se conocen principios fundamentales sobre las perdidas de accesorios de distintos tipos Para el clculo de perdidas se utilizo la ecuacin:

Segn el tipo de accesorio se puede conocer cuanto es la cantidad de perdida que genera en una lnea de conduccin. El coeficiente de perdidas de cargas locales se encuentra en todo tipo de accesorio. La presencia de accesorios en forma de codo, T y otros se generara perturbacin del flujo normal de la corriente. Para una buena interpretacin de lo que puede ocurrir a gran escala se tiene que realizar con cuidado la toma de datos debido que estn a escala.

Con los resultados obtenidos en el Laboratorio de Mecnica de Fluidos e Hidrulica podemos observar que el Codo Cuadrado presenta mayor prdida de (k), en comparacin con los dems accesorios utilizados en la experimentacin.

NCODO CUADRADO

H11(m.c.a)H12(m.c.a)k

10.1990.186528.521

20.2110.20422.333

30.2040.1926.337

40.1670.14632.724

50.1350.10531.194

60.1090.07429.840

Finalmente, analizando el coeficiente de resistencia (k), se puede decir que es una fuerza contraria que opone el accesorio al fluido, por lo tanto, es considerada tericamente una constante. Sin embargo, todas las medidas de los diseos de los accesorios (contraccin) no son geomtricamente similares, por lo que el coeficiente de resistencia presenta una cierta variacin en su magnitud.

SUGERENCIAS:

Para el diseo de una red de distribucin de agua potable, se recomienda usar accesorios que tengan prdidas secundarias mnimas como el codo largo de 90, porque las prdidas secundarias en estos accesorios son menores en comparacin con los dems. Antes de experimentar verificar que los equipos no sufran de fugas ni chorreos que afectaran a la toma de datos

Se debe seguir un procedimiento riguroso para la toma de datos y as obtener resultados confiables para el anlisis de las prcticas.

Se recomienda usar accesorios donde, su energa o carga, cerca de las paredes es pequea debido a la friccin de la viscosidad. Donde la velocidad de las partculas se vuelva cero, producindose la formacin de remolinos y una separacin de la pared.

Para grandes alturas es conveniente reducir el dimetro de las tuberas para aumentar su velocidad, adems es necesario calcular las prdidas secundarias para longitudes menores de 600m de longitud. Para longitudes mayores su valor es despreciable.

Debemos tener en cuenta que en toda tubera cuando hay flujo, en los accesorios ya sea de contraccin o ensanchamiento se formarn turbulencias entre el flujo y las paredes de la tubera, y tambin entre estas y la vena lquida contrada.

Debido a la verificacin en el Laboratorio no se recomienda usar el Codo Cuadrado para conducir agua, porque presenta grandes prdidas secundarias.

Se recomienda limpiar los accesorios y hacerle su mantenimiento al equipo de perdidas de cargas locales.

Tener siempre presente que el valor del coeficiente de resistencia (k), es considerada tericamente una constante. Sin embargo, en la realidad debido a los diseos de los accesorios el coeficiente de resistencia presenta una cierta variacin en su magnitud.

Verificar que en los equipos se encuentren limpios y libres de objetos extraos. Estos objetos extraos alteran en el clculo de los coeficientes de carga de perdida de cargas locales. Existen varias frmulas para calcular la descarga a travs de vertederos es recomendable aplicar la que ms se acerque a nuestras condiciones geomtricas para as tener resultados confiables. En nuestro caso se utiliz solo el piezmetro y un cronmetro para el clculo del caudal o gasto.

BIBLIOGRAFA

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Ronald V. Giles," MECNICA DE LOS FLUIDOS E HIDRULICA",1991 Serie Schaum.Pginas:71, 115.

Divisin de Ingeniera de Crane, " FLUJO DE FLUIDOS EN VLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERAS",1992 derechos reservados. Captulo 2, Pginas: 10, 11.

Victor L.Streeter, E. Benjamn Wylie, "MECNICA DE FLUIDOS", 1979 derechos reservados. Pginas: 16,21, 22, 25, 26, 121, 309.

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