REPUBLICA DE PANAM

MINISTERIO DE EDUCACIN UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PANAM

SEDE REGIONAL DE CHIRIQU

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

INGENIERA CIVIL

Mecanica de fluidos

Laboratorio N 7

Por: Jos M. Miranda C.I.P.: 4 768 181

PROFESOR: Csar Gomez

GRUPO DE CLASES: 2IC-132

Introduccin Caudal es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumtrico o volumen que pasa por un rea dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo msico o masa que pasa por un rea dada en la unidad de tiempo. Para medir el caudal podemos hacer diferentes ensayos o clculos, basados en formulas y/o en la experimentacin. El tuvo de Pitot es uno de estos mecanismos y es el que nuestro equipo de experimentacin ha adoptado para realizar los clculos. El tubo de Pitot se utiliza para calcular la presin total, tambin denominada presin de estancamiento, presin remanente o presin de remanso (suma de la presin esttica y de la presin dinmica). Lo invent el ingeniero francs Henri Pitot en 1732.1 Lo modific Henry Darcy, en 1858.2 Se utiliza mucho para medir la velocidad del viento en aparatos areos y para cuantificar las velocidades de aire y gases en aplicaciones industriales. A continuacin se presentaran los resultados y el anlisis de los datos obtenidos del laboratorio.

OBJETIVO: Demostrar mediante la veracidad del principio de Bernoulli, la geometra del venturimetro en anlisis.

DESCRIPCIN DE LA EXPERIENCIA La denominada ecuacin o teorema de Bernoulli representa el principio de conservacin de la energa mecnica aplicado al caso de una corriente fluida ideal, es decir, con un fluido sin viscosidad. Para la deduccin de la ecuacin de Bernoulli en su versin mas popular se admitan las siguientes hiptesis (en realidad se puede obtener una ecuacin de Bernoulli mas general si se relajan las dos primeras hiptesis, es decir, si reconsidera flujo incompresible y no estacionario: 1. Flujo estacionario (es decir, invariable en el tiempo). 2. Flujo incompresible (densidad Q constante). 3. Fuerzas presentes en el movimiento: fuerzas superficiales de presin y fuerzas macizas gravitatorias (= peso del fluido). 4. No hay intercambio de trabajo o calor con el exterior del flujo.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Cerrar la vlvula de control del Banco o Grupo Hidrulico (VC) y cerrar tambin la vlvula de control de flujo del equipo (VCC). 2. Poner en marcha la bomba de agua y abrir completamente la vlvula VCC. Abrir despacio la vlvula CV hasta que se alcance un flujo mximo. Cuando todos los tubos manomtricos estn completamente llenos de agua y no hay ninguna burbuja de aire, cirrese VC y VCC. 3. Es muy importante que el equipo sea un compartimiento estanco. 4. Retrese la vlvula anti-retomo o abrase la vlvula de purga. 5. Abrase despacio la vlvula VCC. Se puede observar como los tubos comienzan a llenarse de aire. 6. Cuando todos los tubos han obtenido la altura deseada (30 o 40 mm.), cierre la vlvula VCC y coloque la vlvula anti-retomo VCC o cierre la vlvula de purga. 7. Abrir la vlvula del caudal del banco hidrulico, y la vlvula de regulacin del equipo. 8. Fijar un caudal y anotar su valor. 9. Colocar el tubo de Pitot en la primera toma de presin de mnima seccin. Esperar a que la altura del tubo mano-mtrico de Pitot se estabilice , este proceso puede tardar unos minutos.

10. Cuando la altura de ambos tubos sea estable, determinar la diferencia de altura entre los dos tubos manomtricos; presin esttica "hi" y presin total "hm" (tubo de Pitot). 11. La diferencia corresponde a la presin cintica dada por "V2/2g". 12. Determinar la seccin con la siguiente ecuacin: S=Q/V, donde Q es el caudal de agua y V es la velocidad obtenida en dicha seccin. 13. Repetir todos los pasos descritos anteriormente para cada toma de presin. 14. Repetir los pasos previos para diferentes caudales de agua. 15. Para cada caudal de agua la seccin debe ser ms o menos la misma. Calcular la media de las secciones obtenidas con diferentes caudales de agua.

Anlisis de los resultados Despus de haber obtenido las preparamos estas formulas en Excel y presentamos los resultados.

Volmenes cronometrados para tiempos aleatorios

Vol.

T

321

3.09

323

3.13

328

3.29

327

3.18

319

3.07

Promedio de los volmenes 323.6

Promedio del tiempo 3.152

Caudal

= / 102664.9746

Calculo de velocidades, reas y dimetros a partir del caudal y las lecturas de las alturas en el equipo. Tubo h(mm) Ht(mm) Vel=(2*g*(ht-

h)) (mm/s) A=Q/vel(mm2) d=(4A/pi)(mm)

7 265 273 396.1817765 259.1360348 18.16431246 6 216 222 343.1034829 299.2245189 19.518824 5 184 195 464.564312 220.991953 16.77425687 4 168 196 741.1882352 138.514037 13.28011858 3 147 205 1066.75208 96.24070724 11.0696646 2 139 217 1237.077201 82.98994968 10.27940104

1 140 220 1252.836781 81.94600938 10.21454354

INVESTIGA LAS SIGUIENTE PALABRAS.

1. CAUDAL: es la cantidad de fluido que avanza en una unidad de tiempo

2. PRINCIPIO DE BERNOULLI: describe el comportamiento de un fluido movindose a lo largo de una corriente de agua. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinmica y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en rgimen de circulacin por un conducto cerrado, la energa que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.

3. TUBO DE PITOT: se utiliza para calcular la presin total, tambin denominada presin de estancamiento, presin remanente o presin de remanso (suma de la presin esttica y de la presin dinmica).

4. ALTURA TOTAL: Para efectos de este laboratorio, es la que se mide en el tubo de Pitot.

5. ALTURA PIEZOMETRICA: es una medida especfica de la presin del lquido por encima de una data geodsico. Por lo general, se mide como una elevacin de la superficie lquida, expresada en unidades de longitud, a la entrada de un tubo piezmetro. En un acufero, se puede calcular a partir de la profundidad de agua en un pozo piezomtrico (un pozo de agua especializado), siempre que vengan dados los datos de profundidad y elevacin piezomtricas. De manera similar, la carga hidrulica tambin se puede obtener midiendo en una columna de agua la altura de la superficie superior relativa a una data comn. La carga hidrulica se puede utilizar para determinar un gradiente hidrulico entre dos o ms puntos.

6. VENTUMETRO: es un dispositivo que origina una prdida de presin al pasar por l un fluido. En esencia, consta de una tubera corta recta, o garganta, entre dos tramos cnicos. La presin vara en la proximidad de la seccin estrecha; as, al colocar un manmetro instrumento registrador en la garganta se mide la cada de presin y hace posible calcular el caudal instantneo

7. BANCO HIDRULICO: es un banco de pruebas pero que contiene datos conforme a la materia o a aspectos hidrulicos. Un banco de pruebas es una plataforma para experimentacin de proyectos de gran desarrollo. Los bancos de pruebas brindan una forma de comprobacin rigurosa, transparente y repetible de teoras cientficas, elementos computacionales, y otras nuevas tecnologas. El trmino se usa en varias disciplinas para describir un ambiente de desarrollo que est protegido de los riesgos de las pruebas en un ambiente de produccin. Es un mtodo para probar un mdulo particular (funcin, clase, o biblioteca) en forma aislada. Puede ser implementado como un entorno de pruebas, pero no necesariamente con el propsito de verificar seguridad.

Conclusin Durante la realizacin de este laboratorio tuve una gran participacin en casi todas las etapas lo que me permiti comprender rpidamente los conceptos y la formulacin de las ecuaciones con las relaciones pertinentes de cada una para llegar a un resultado. La utilizacin del equipo fue muy buena y en cuanto a la lectura de las medidas tratamos de ser lo mas precisos y consistentes posibles. Definitivamente la medida de caudal y el calculo de las velocidades para el mismo es una actividad que con gran probabilidad desarrollemos en un futuro, especialmente si nos inclinamos por trabajar o especializarnos en la parte hidrulica como ingenieros Civiles. Los clculos pudieron tener errores porque el equipo presento una falla en uno de los tubos (tubo de Pitot) y este es el generador de gran parte de las mediciones y aunque tratamos de ser muy cuidadosos antes de anotar las mediciones, se ve afectado de cualquier manera el resultado que obtuvimos. Este fue uno de los pocos errores que pudimos haber tenido aparte de los ocurridos por mala observacin o criterio si existieran.

Bibliografa http://es.wikipedia.org/wiki/Banco_de_pruebas

http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/Modulo_05/detectores

/venturi/ http://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_Pitot

http://es.wikipedia.org/wiki/Cabezal_hidr%C3%A1ulico

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoulli

http://es.wikipedia.org/wiki/Caudal