Perdida d Cargas FLUIDOS II

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOFacultad De Ingeniera Civil, De Sistemas Y Arquitectura Escuela Profesional De Ingeniera Civil

Nombre y apellidos:

REYES WONG STEPHANIE Cdigo: 061876- D

Prctica N3:

PERDIDA DE CARGAS LOCALES

Curso:

MECNICA DE FLUIDOS II

Profesor: WILMER ZELADA ZAMORA

Grupo de trabajo:

GRUPO N 2

Fecha de entrega del informe:

03 SETIEMBRE DEL 2,009


INTRODUCCIN

Como alumna estudiante de la escuela profesional de ingeniera civil presento a continuacin el desarrollo de la tercera practica del curso de mecnica de fluidos Perdida de Carga Locales que fue encargado por el profesor del curso con la finalidad de calcular las prdidas de carga que se presenta a lo largo del sistema, aplicando las ecuaciones pertinentes segn sea el caso.

Esta prctica comprende una breve recopilacin terica donde hablamos acerca del estudio de Perdidas de Cargas. Como tambin esta incorporado nuestro practica grupal de laboratorio donde Ponemos de manifiesto las prdidas de carga y los caracteres de una corriente que circula por un sistema hidrulico en el que existen cambios de seccin, de direccin y vlvulas.

La importancia del estudio en laboratorio de la mecnica de fluidos radica, en el desarrollo de estos ensayos que dependen de la investigacin de las diversas propiedades fsicas de los fluidos.

2


NDICE:

I.

Objetivos

4

II.

Conceptos tericos

4

III.

Equipos y materiales 1) Banco hidrulico 2) Equipo De Perdidas De Cargas Locales FME05 3) Probeta 4) Cronometro

5

IV. V.

Procedimiento Toma de datos

8 10

VI.

Resultados Y Grficos

11

VII.

Conclusiones

18

VIII.

Recomendaciones

19

IX.

Referencias

19

3


I.

OBJETIVOS:o Investigar como vara la prdida de carga por rozamiento con la velocidad media de la corriente a lo largo de una tubera de prueba cilndrica. Calcular las prdidas de carga que se presenta a lo largo del sistema, aplicando las ecuaciones pertinentes segn sea el caso. o Poner de manifiesto las prdidas de carga y los caracteres de una corriente que circula por un sistema hidrulico en el que existen cambios de seccin, de direccin y vlvulas.

o

II.

CONCEPTOS TERICOS PERDIDAS DE CARGAS LOCALES

Las prdidas de energa en una tubera se deben a: a) Choques o perturbaciones del flujo normal debidas a codos, curvas, cambios bruscos de seccin, etc. b) Resistencia al flujo por rozamiento o friccin. En esta prctica, nos ocuparemos del primer caso. Estas prdidas (h), llamadas de cargas locales, se miden en metros de columna de fluido circulante por la tubera, y suelen expresarse en funcin de al altura cintica del fluido, de manera que:

V2 h K 2gEn donde : K = coeficiente de perdidas. V = velocidad del fluido.

4


III.

EQUIPOS Y MATERIALES

-

BANCO HIDRULICO:

El banco hidrulico permite ejercitar al estudiante en la realizacin de medidas prcticas de caudales as como tambin es conectado a todos los dems equipos de laboratorio alimentndolos de agua.

PERDIDAS DE CARGAS LOCALES FME05

Medicin

de

las

prdidas

en

los

dispositivos relacionados con el caudal y clculo de coeficientes de prdida relacionados con la carga dinmica comparacin de la cada de presin en cada dispositivo Equipo est montado en un marco independiente que sujeta los tubos de prueba y la instrumentacin.

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FME05 EQUIPO DE PERDIDAS DE CARGA LOCALES INSTALACION DEL EQUIPO Situar el equipo sobre el Banco Hidrulico. Conectar el tubo de entrada (11) con la boquilla de impulsin del Banco, e introducir en el tanque volumtrico el extremo del tubo de Salida situado aguas abajo de la vlvula de control (12).

En el circuito hidrulico del equipo se hallan instalados en serie, para poderlos comparar Finalmente una sucesin de elementos singulares que provocan prdidas de carga localizadas en el lugar en donde se encuentran situados a saber a) Un cambio gradual de direccin, en forma de codo largo (1). b) Un ensanchamiento brusco de seccin, (2). c) Un estrechamiento brusco de seccin, (3). d) Un cambio gradual de direccin, (6). e) Un cambio brusco de direccin, en forma de codo corto (a 90), (4). f) Una vlvula de tipo compuerta (9). g) Un cambio brusco de direccin en forma de Codo en inglete (10). El caudal que circula se regula con la vlvula de control de salida ( 12). Se han establecido varias tomas de presin esttica que se encuentran conectadas a los doce tubos manomtricos existentes en el panel (5). Estos tubos manomtricos estn comunicados por su parte superior a un colector (7), que lleva en uno de los extremos los elementos necesarios para conectar una vlvula antirretorno con enchufes rpidos. Mediante una bomba manual de aire, conectada a la vlvula antirretorno, se puede presurizar el sistema con el objeto de medir diferencias de presiones cuando la presin esttica es elevada. Con la bomba manual se puede ajustar adecuadamente los niveles iniciales de los manmetros para efectuar el ensayo, mediante la presurizacin con aire a travs de dicha bomba. En caso de querer sacar aire de los tubos

6


manomtricos, habr que desconectar el tubo de nylon del enchufe rpido del colector, hasta que el agua se site en el nivel deseado. Existe una pieza estranguladora, destinada a interrumpir la circulacin por los finos conductos de tomas de presin correspondientes al codo de inglete, que debe utilizarse cuando se precise experimentar con la vlvula de compuerta. En la parte inferior del panel instalados dos manmetros (14 y 15), con el objeto de leer las presiones de entrada y salida de la vlvula de compuerta (9), lo que permitir obtener las perdidas de carga en dicha vlvula.

-

PROBETA

La probeta o cilindro graduado es un instrumento volumtrico, que permite medir volmenes superiores y ms rpidamente que las pipetas, aunque con menor precisin.

-

CRONOMETRO

El cronmetro es un reloj o una funcin de reloj para medir fracciones temporales, normalmente breves y precisas El funcionamiento usual de un cronmetro, consiste en empezar a a contar desde cero al pulsarse el mismo botn que lo detiene. Adems habitualmente puedan medirse varios tiempos con el mismo comienzo y distinto final

7


IV.

PROCEDIMIENTO

1. Montar el aparato sobre el Banco Hidrulico. 2. Conectar el tubo de entrada del aparato a la impulsin del Banco y empalmar un conducto flexible a la salida de aqul, para que pueda desaguar en el tanque volumtrico. 3. Abrir completamente la vlvula de control de salida del aparato y la vlvula de compuerta. 4. Poner en marcha la bomba y abrir la vlvula de control del suministro del Banco para permitir que le agua circule por el interior del aparato evacuando todas las bolsas burbujas de aire que existan. 5. A continuacin y una vez comprobado que el aire ha sido desalojado, cerrar vlvula de control de salida y desconectar, con cuidado la vlvula antirretorno hasta conseguir que los finos conductos de tomas de presin y los tubos manomtricos del panel estn llenos de agua. 6. Durante el ensayo se pueden ajustar a voluntad los niveles de los tubos manomtricos, presurizando lentamente aire con ayuda de la bomba manual si se desea bajarlos liberando aire, a travs de la vlvula antirretorno, si se quiere subirlos. 7. Abrir ligeramente la vlvula de control de salida. Tomar las lecturas indicadas en los tubos manomtricos y determinar el caudal del agua, anotando todos esos valores.

8


8. De forma escalonada, en sucesivas etapas, ajustar la vlvula de control de salida en distintos grados de apertura e ir anotando, como se ha indicado en el prrafo anterior, todas las lecturas correspondientes. Cuando se haya alcanzado la mxima apertura de la vlvula, repetir el proceso anterior actuando la vlvula en sentido contrario hasta que esta quede totalmente cerrada. 9. Una ves llegado a este punto se proceder a la segunda parte del ensayo con el fin de determinar el valor de la constante K para la vlvula de compuerta. 10.Utilizando la pinza, estrangular los conductos de las tomas de presin que corresponden al codo de inglete. 11.Abrir al mximo posible la vlvula de control de salida y abrir totalmente la vlvula de compuerta. En sucesivas etapas, y escalonadamente, proceder al cierre de dicha vlvula anotando las lecturas manomtricas a cada y de Una terminado ves el caudal varias correspondiente etapa. efectuadas

medidas, repetir el proceso actuando sobre la vlvula de compuerta en sentido contrario hasta que, en varias etapas, se encuentre de nuevo totalmente abierta.

9


V.

TOMA DE DATOS

N ensayo 1 2 3 4

t(s) 3.4 5 4.7 3.1

VOL(ml) 890 870 910 930

Q(m/s) 0.00026176 0.000174 0.00019362 0.0003

CAUDAL(M3/S) 1 Ensanchamiento h1(mm.c.a) h2(mm.c.a) Estrechamiento h1(mm.c.a) h2(mm.c.a) Codo largo h1(mm.c.a) h2(mm.c.a) Codo medio h1(mm.c.a) h2(mm.c.a) Codo corto h1(mm.c.a) h2(mm.c.a) Inglete h1(mm.c.a) h2(mm.c.a) 397 406 406 384 396 382 379 374 365 341 164 132 2 424 430 429 418 426 419 418 414 409 398 309 292 3 353 359 359 346 354 345 345 342 335 323 225 208 4 420 433 431 403 420 404 398 392 379 349 115 72

10


VI.

RESULTADOS Y GRAFICOS

Lecturas Volumen Tiempo CAUDAL Manmetro

Dh

V

V20.067737 0.192657

V2/2g

P11.78 1.26

P21.60 1.10

(ml)870 885

(seg) (m3/s) (m)6.30 3.80

(m/s) (m2/s2)

(m)

K

0.000138 0.180 0.260262 0.000233 0.160 0.438927

0.003452 0.04 0.009819 0.02

GRAFICA N 01: Dh - V0.1850 0.1800 0.1750

Dh

0.1700 0.1650 0.1600 0.1550

y = -0.1119x + 0.2091 R2 = 1

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500 V

GRAFICO N 02 : Dh - V20.1850 0.1800 0.1750Dh

y = -0.1601x + 0.1908 R =12

0.1700 0.1650 0.1600 0.1550 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 V2

11


ENSANCHAMIENTO:

CAUDAL (m3/s)2.6176E-04 1.7400E-04 1.9362E-04 3.0000E-04

V1 (m/s)0.6890 0.4580 0.5097 0.7897

V2 (m/s)0.4933 0.3279 0.3649 0.5654

V12/2g (m2/s2)0.0242 0.0107 0.0132 0.0318

V22/2g (m2/s2)0.0124 0.0055 0.0068 0.0163

(V1-V2) (m/s)0.1957 0.1301 0.1448 0.2243

(V1-V2)2 (m2/s2)0.03830 0.01692 0.02095 0.05030

(V1-V2)2/2g

Dh1 (m)0.3970 0.4240 0.3530 0.4200

Dh2 (m)0.4060 0.4300 0.3590 0.4330

Dh (m)0.003 0.001 0.000 0.002 PROM DESV

K0.3719 0.5612 0.4532 0.4090 0.448830 0.08

(m2/s2)0.00195 0.00086 0.00107 0.00256

GRAFICA N 01: h - V0.5000 0.4500 0.4000 0.3500 0.3000 0.2500 0.2000 0.1500 0.1000 0.0500 0.0000 0.000

y = 0.2904x + 0.3566 R2 = 0.139

h

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

V

12


GRAFICO N 02 : V vs K 0.0035 0.0030 0.0025Ky = 0.0674x - 0.0005 R = 0.78492

0.0020 0.0015 0.0010 0.0005 0.0000 0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060V

ESTRECHAMIENTO:

Dh (m)0.022 0.011 0.013 0.028

CAUDAL (m3/s)0.000261765 0.000174 0.000193617 0.0003

V (m/s)0.493337 0.327931 0.364902 0.565398

V2 (m2/s2)0.243382 0.107539 0.133153 0.319675

V2/2g (m)0.012405 0.005481 0.006787 0.016293 PROM DESV

K

1.77 2.01 1.92 1.72 1.853613 0.13

13


GRAFICA N 01: h - V0.0300 0.0250 0.0200

y = 0.0716x - 0.0129 R2 = 0.997

h

0.0150 0.0100 0.0050 0.0000 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600

V

GRAFICO N 02 :0.0300 0.0250 0.0200 0.0150 0.0100 0.0050 0.0000 0.000 0.050 0.100 0.150

V vs K

y = 0.0804x + 0.0023 R = 0.99992

K

0.200

0.250

0.300

0.350

V

CODO LARGO:

Dh (m)0.014 0.007 0.009 0.016

CAUDAL (m3/s)0.000261765 0.000174 0.000193617 0.0003

V (m/s)0.689036 0.458015 0.509653 0.789681

V2 (m2/s2)0.474770 0.209778 0.259746 0.623597

V2/2g (m)0.024198 0.010692 0.013239 0.031784 PROM DESV

K0.58 0.65 0.68 0.50 0.604117 0.08

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GRAFICO N 02 :0.8000 0.7000 0.6000 0.5000 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000 0.0000 0.250 0.350 0.450

V vs K

y = -0.4938x + 0.9061 R2 = 0.9159

K

0.550

0.650

0.750

0.850

V

CODO MEDIO:Dh (m)0.005 0.004 0.003 0.006

CAUDAL (m3/s)0.000261765 0.000174 0.000193617 0.0003

V (m/s)0.689036 0.458015 0.509653 0.789681

V2 (m2/s2)0.474770 0.209778 0.259746 0.623597

V2/2g (m)0.024198 0.010692 0.013239 0.031784 PROM DESV

K0.21 0.37 0.23 0.19 0.249030 0.08

GRAFICO N 02 :0.4000 0.3500 0.3000 0.2500 0.2000 0.1500 0.1000 0.0500 0.0000 0.280

V vs K

K

y = -0.4315x + 0.5130.380 0.480 0.580 0.680 0.780 0.880

V

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CODO CORTO:Dh (m)0.024 0.011 0.012 0.030

CAUDAL (m3/s)0.000261765 0.000174 0.000193617 0.0003

V (m/s)0.689036 0.458015 0.509653 0.789681

V2 (m2/s2)0.474770 0.209778 0.259746 0.623597

V2/2g (m)0.024198 0.010692 0.013239 0.031784 PROM DESV

K0.99 1.03 0.91 0.94 0.967728 0.05

GRAFICA N 01: h - V0.0350 0.0300 0.0250 0.0200 0.0150 0.0100 0.0050 0.0000 0.280

h

y = 0.0598x - 0.0173 R2 = 0.9914

0.380

0.480

0.580

0.680

0.780

0.880

V

GRAFICO N 02 :0.8500 0.7500 0.6500 0.5500 0.4500 0.3500 0.2500 0.900 0.920 0.940 0.960

V vs K

K

y = -0.6383x + 1.2293 R = 0.04910.980 1.000 1.020 1.0402

V

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INGLETE:Dh (m)0.032 0.017 0.017 0.043

CAUDAL (m3/s)0.000261765 0.000174 0.000193617 0.0003

V (m/s)0.689036 0.458015 0.509653 0.789681

V2 (m2/s2)0.474770 0.209778 0.259746 0.623597

V2/2g (m)0.024198 0.010692 0.013239 0.031784 PROM DESV

K1.32 1.59 1.28 1.35 1.387342 0.14

GRAFICA N 01: h - V0.0500 0.0400

h

0.0300 0.0200 0.0100 0.0000 0.280

y = 0.0808x - 0.0222 R2 = 0.9733

0.380

0.480

0.580

0.680

0.780

0.880

V

GRAFICO N 02 : V vs K0.8500 0.7500 0.6500 0.5500 0.4500 0.3500 0.2500 0.700 0.900 1.100 1.300 1.500 1.700

K

y = -0.556x + 1.383 2 R = 0.2463

V

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CONCLUSIONES:

TIPO DE DESVIACIONENSANCHAMIENTO ESTRECHAMIENTO CODO LARGO CODO MEDIO CODO CORTO(90) INGLETE

VALOR TEORICO0.2 0.3 0.6 0.75 0.9 1

VALOR OBTENIDO0.44882963 1.853613 0.60411657 0.2490295 0.96772789 1.38734236

E-0.25 -1.55 0.00 0.50 -0.07 -0.39

DESV0.17594912 1.09857029 0.00291085 0.35423964 0.04789085 0.27389241

Se confirman los resultados obtenidos de h en funcin del cuadrado de la velocidad. No todos los datos obtenidos en el ensayo son confiables por algunas fallas de orden de personal o de instrumento, pero realizando un promedio se puede determinar que los valores obtenidos en los clculos no son muy semejantes pero indican un acercamiento mencionado. aunque en otros casos no por lo ya antes

Como se comparan los valores de K obtenidos con diferentes caudales. Varan en determinados tramos del sistema de tuberas y codos donde los valores obtenidos varan por la presin existente, aunque por sectores del equipo se puede decir que es constante.

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VII.

RECOMENDACIONES

El manejo de los equipos debe ser cuidadoso

Los instrumentos a usar tienen que estar en buen estado

Realizar ajustes en el sistema de desage del banco de pruebas. Esto es determinante para obtener valores de caudal crebles.

VIII.

REFERENCIAS:

www.edibon.com.es Explicacin del profesor Wilmer Zelada Zamora Manual de prcticas. EDIBON S.A.

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