Practica 8 Hidraulica

I. Introducción

El fluido en un sistema de tubería típico pasa a través de varias uniones, válvulas, flexiones, codos, ramificaciones en forma de letra T (conexiones en T), entradas, salidas, ensanchamientos y contracciones además de los tubos. Dichos componentes (accesorios) interrumpen el suave flujo del fluido y provocan pérdidas adicionales debido al fenómeno de separación y mezcla del flujo que producen, introduciéndonos al estudio de la teoría de la Mecánica de Fluidos se ha realizado el siguiente informe sobre la práctica de laboratorio denominada Pérdida de Cargas locales realizada el día jueves 21 de junio del 2012 en el laboratorio de Hidráulica de la Facultad de Tecnología de la Construcción, ubicada en el Recinto Universitario Pedro Aráuz Palacios (UNI-RUPAP) a las 7 AM.

En un sistema típico, con tubos largos, estas pérdidas son menores en comparación con la pérdida de carga por fricción en los tubos (las pérdidas mayores) y se llaman pérdidas menores. Aunque por lo general esto es cierto, en algunos casos las pérdidas menores pueden ser más grandes que las pérdidas mayores. Éste es el caso, por ejemplo, en los sistemas con varias vueltas y válvulas en una distancia corta. Las pérdidas de carga que resultan de una válvula totalmente abierta, por ejemplo, pueden ser despreciables. Pero una válvula cerrada parcialmente puede provocar la pérdida de carga más grande en el sistema, como pone en evidencia la caída en la razón de flujo. El flujo a través de válvulas y uniones es muy complejo, y por lo general no es lógico un análisis teórico. En consecuencia, usualmente los fabricantes de los accesorios determinan las pérdidas menores de manera experimental. Las pérdidas menores se expresan en términos del coeficiente de pérdida KL (también llamado coeficiente de resistencia).

1

II. Objetivos:

I. Determinar experimentalmente las pérdidas que se producen en los accesorios.

II. Determinar experimentalmente las constantes de pérdidas KL para cada accesorio y analizar su comportamiento con la variación de caudal.

2

III. Generalidades:

Descripción del equipo:

El equipo de pérdidas locales, consiste en un circuito hidráulico dotado de una sucesión de elementos que provocan perturbaciones en el flujo normal del fluido que circula por la tubería, debido a variaciones bruscas de sección, de dirección y rozamiento o fricción.

Estos elementos son:

1. Dos codos de 90º, uno corto y uno medio.2. Una curva de 90º o codo largo.3. Un ensanchamiento.4. Un estrechamiento brusco de sección.5. Un cambio brusco de dirección tipo inglete.

El equipo dispone de dos manómetro tipo Bourdon: 0 – 2.5bar, y de doce tubosmanométricos de agua presurizada. La presurización del sistema se realiza con una bomba manual de aire.

El circuito hidráulico dispone de tomas de presión a lo largo de todo el sistema, lo que permite la medición de las pérdidas de carga locales en el sistema. Este equipo dispone de dos válvulas de membrana, una válvula que permite la regulación del caudal de salida, y otra dispuesta en serie con el resto de accesorios del circuito hidráulico.

Especificaciones:

1. Manómetros:a. Tipo Bourdon : 0 – 2.5barb. Manómetros diferenciales : 0 – 500mm2. Tuberías rígidas de PVC:a. Diámetro interior : 25mmb. Diámetro exterior : 32mm3. Tubería flexible:a. Toma de presión – Manómetro diferencial. Diámetro exterior: 10mmb. Presurizar equipo. Diámetro exterior: 6mmc. Desagüe. Diámetro exterior: 25mm4. Ensanchamiento:a. Diámetro: 25/40mm5. Estrechamiento (contracción):a. Diámetro: 40/25mm6. Válvulas:a. De membrana. Diámetro: 25mmb. Antirretorno: 6mm7. Dimensiones y pesos:a. Dimensiones del equipo aproximadamente: 750x550x950mmb. Volumen aproximado del equipo: 0.39m3c. Peso aproximado del equipo: 10kg

3

8. Servicios requeridos: Un banco hidráulico FME00 y un cronómetro

Fundamento teórico:

El estudio de las pérdidas de energía que sufre una corriente cuando circula a través de un circuito hidráulico es vital en los procesos industriales que manejan fluidos. Las pérdidas de energía de un fluido cuando circula a través de una tubería a presión constante, se deben fundamentalmente a:

1. Variaciones de la energía potencial del fluido.2. Variaciones de la energía cinética.3. Fricción o rozamiento.

El equipo FME05 de Pérdidas de Carga Locales estudia las pérdidas de energía cinética de un fluido que circula por una tubería. Éstas se deben principalmente a variaciones bruscas de velocidad causadas por:

1. Cambios bruscos de sección de tubería: ensanchamientos o estrechamientos.

2. Perturbaciones del flujo normal de la corriente, debido a cambios de dirección provocados por la existencia de un codo, una curva, una te, etc.

3. Rozamiento o fricción.

El equipo FME05 mide las pérdidas de carga, en metros de columna de fluido que circula por la tubería (agua). Las pérdidas de carga que sufre el fluido al atravesar cada uno de estos elementos expresados en metros de fluido, puede expresarse en cargas cinéticas, según la siguiente expresión:

∆ h=k × V2

2 gDonde:

K: Coeficiente de pérdidas de cargaV: Velocidad el fluidoΔh: Diferencia de altura manométricag: Gravedad

4

IV. Equipo empleado:

1. Banco hidráulico. Multímetro.2. Equipo de Pérdidas de Carga Locales FME05.3. Nivel de mano.4. Cronómetro.5. Termómetro.6. Desatornillador.7. Agua.

V. Procedimiento experimental:

PROCEDIMIENTO DE LLENADO DE LOS TUBOS MANOMÉTRICOS

1. Nivelamos el aparato sobre el banco hidráulico auxiliándonos del nivel de mano y de los tornillos de soporte ajustables.2. Cerramos la válvula de control de flujo del banco hidráulico (VC) y cerramos también la válvula de control de flujo del equipo (VCC).3. Comprobamos que la válvula de membrana del equipo FME05 esté abierta.4. Comprobamos que las válvulas que dan acceso a los tubos manométricos y la del colector superior estén abiertas.5. Conectamos la bomba y abrimos completamente la válvula (VCC). Simultáneamente abrimos lentamente la válvula (VC) hasta alcanzar un caudal de 8lts/segundo, hasta que los tubos manométricos estén completamente llenos y que no queden burbujas de aire en su interior.6. Verificamos que las mangueras de conexión atrás el panel, estén libres de burbujas de aire.7. Cerramos (VC) y a continuación (VCC). Estando completamente seguros de que el equipo quede estanco, es decir, que no salga ni entre agua.8. Apagamos la bomba del banco.9. Desconectamos la válvula antirretorno y abrimos la válvula de purga.10. Abrimos con cuidado la válvula (VCC), pudiéndose observar como los tubos manométricos se llenan de aire.11. Una vez que el nivel requerido se ha alcanzado (70 u 80mm) cerramos (VCC) y conectamos otra vez la válvula antirretorno y cerramos la válvula de purga.12. Todos los tubos deben de haber alcanzado el mismo nivel.

PARA LOS ACCESORIOS (CODO LARGO DE 90º, CURVA DE 90º,ENSANCHAMIENTO, ESTRECHAMIENTO Y VÁLVULA DE MEMBRANA)

1. Cerramos las válvulas 9-10 y 11-12 de los tubos manométricos correspondientes al codo corto y al inglete, con el fin de aislar dichos accesorios y realizar el ensayo con los demás accesorios.2. Alcanzado el nivel requerido de 70 u 80mm, encendemos la bomba y vamos abriendo ligeramente la válvula del banco hidráulico (VC), a la vez que vamos abriendo la válvula de control del equipo (VCC).

5

3. Esto ha de hacerse muy suavemente para evitar que la medida se nos vaya de escala tanto superior como inferiormente.4. Una vez que abrimos completamente la válvula del banco hidráulico (VC), regulamos el caudal con la válvula de control del equipo (VCC).5. Anotamos las lecturas indicadas en los tubos manométricos asociados con los accesorios seleccionados en esta parte del ensayo y los valores que marquen los manómetros de Bourdon.6. Determinamos el caudal de agua, anotando todos esos valores.7. Repetimos los pasos anteriores variando el caudal mediante la acción combinada de cierre de las válvulas de control del equipo y del banco hidráulico.

PARA LOS ACCESORIOS (CODO CORTO DE 90º, INGLETE Y VÁLVULADE MEMBRANA)

1. Cerramos las válvulas 1-2, 3-4, 5-6 y 7-8 de los tubos manométricos correspondientes al codo largo, ensanchamiento, contracción y codo medio, con el fin de aislar dichos accesorios y realizar el ensayo con los demás accesorios. Cabe señalar que la válvula de membrana se ensaya en ambas partes del experimento.2. Encendemos la bomba y vamos abriendo ligeramente la válvula del banco (VC), a la vez que vamos abriendo la válvula de control del equipo (VCC).3. La medida a la entrada de la válvula de membrana nos las dió el manómetro de Bourdon de la izquierda, y la salida nos las dió el manómetro de Bourdon de la derecha.4. Una vez que abrimos completamente la válvula del banco hidráulico, regulamos el caudal con la válvula de control del equipo.5. Anotamos los valores de las lecturas indicadas en los tubos manométricos asociados con los accesorios seleccionados en esta parte del ensayo, y los valores que marquen los manómetros de Bourdon.6. Determinamos el caudal de agua, anotando todos esos valores.7. Repetimos los pasos anteriores variando el caudal mediante la acción combinada de cierre de las válvulas de control del equipo y del banco hidráulico.

6

VI. Tablas y cálculos:

TABLAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS.

Lect.

No.

ACCESORIOS CaudalCodo largo 90º

Ensanchamiento

Contracción

Codo medio

90º

Valvula de membran

a

Vol.

(lts)

Tiempo (seg)

h1

mm

h2

mm

h3

(mm)h4

(mm)h5

mmh6

mmh7

mm

h8

mm

M1

(bar)

M2

(bar)

1 410

347

346 378 380 133 135

80 0.15 0 9.0 11.7

2 356

299

298 323 327 131 132

86 0.12 0 9.0 13.9

3 440

362

362 397 400 126 126

65 0.19 0 9.0 13.0

4 363

302

302 329 333 111 111 62 0.12 0 9.0 13.9

Lect. No.

ACCESORIOS CAUDALCodo corto 90º Inglete Valvula de

membranaVolumen

(litros)Tiempo (seg)

h9

(mm)h10

(mm)h11

(mm)h12

(mm)M1

(bar)M2

(bar)1 415 380 165 208 0.01 0.0 9.0 29.02 368 309 33 93 0.01 0.0 9.0 27.93 380 330 33 97 0.01 0.0 9.0 24.74 415 367 75 136 0.01 0.0 9.0 25.5

PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO.

Ecuaciones utilizadas. Perdida de carga piezometrica:

∆ h=he−hs Caudal en el sistema de tuberías:

Q=

Volumen(lts)tiempo(seg)

∗1m3

1000 lts

Área interna de la sección transversal del accesorio:

A=π4D 2

Velocidad del flujo:

V=QA

7

Enerigía cinética del flujo:

Ec=V2

2g Coeficiente de perdida o resistencia del accesorio:

K= ∆hEc

Cálculos. Determinación del caudal que pasa a través de la tubería:

Q1=

9.00lts11.7 s

∗1.00m3

1000 lts=7.69∗10−4 m

3

s

Q2=

9.00 lts13.9 s

∗1.00m3

1000 lts=6.47∗10−4

m3

s

Q3=

9.00 lts13.0 s

∗1.00m3

1000 lts=6.92∗10−4 m

3

s

Q4=

9.00 lts13.9 s

∗1.00m3

1000lts=6.47∗10−4m

3

s

Determinación de área transversal interna de los codos y la contracción:

A=π4

(25∗10−3m )2=4.91∗10−4m2

Determinación del área de la sección transversal interna del ensanchamiento:

A=π4

(40∗10−3m )2=1.26∗10−3m2

Codo largo de 90º. Determinación de la perdida de carga piezométrica:

∆ h1=0.410m−0.347m=0.063m∆ h2=0.356m−0.299m=0.057m∆ h3=0.440m−0.362m=0.078m∆ h4=0.363m−0.302m=0.061m

Determinación de la velocidad del fluido:

8

V 1=7.69∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.57 ms

V 2=6.47∗10−4m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32 ms

V 3=6.92∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.41ms

V 4=6.47∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32ms

Determinación de la energía cinética del fluido:

Ec1=(1.57 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.126m

Ec2=(1.32 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.0888m

Ec3=(1.41 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.101m

Ec4=(1.32ms )

2

2∗9.81ms2

=0.0888m

Determinación del coeficiente de perdida del aparato:

K1=0.0630m0.126m

=0.500

K2=0.0570m0.0888m

=0.642

K3=0.0780m0.101m

=0.772

K4=0.0570m0.0888m

=0.642

Ensanchamiento. Determinación de la perdida de carga piezométrica:

9

∆ h1=0.346m−0.378m=−0.032m∆ h2=0.298m−0.323m=−0.025m∆ h3=0.362m−0.397m=−0.035m∆ h4=0.302m−0.329m=−0.027m


V 1=7.69∗10−4 m

3

s1.26∗10−3m2

=0.610 ms

V 2=6.47∗10−4m

3

s1.26∗10−3m2

=0.513 ms

V 3=6.92∗10−4 m

3

s1.26∗10−3m2

=0.549 ms

V 4=6.47∗10−4 m

3

s1.26∗10−3m2

=0.513 ms


Ec1=(0.610 ms )

2

2∗9.81ms2

=0.0190m

Ec2=(0.513 ms )

2

2∗9.81ms2

=0.0134m

Ec3=(0.549 ms )

2

2∗9.81ms2

=0.0154m

Ec4=(0.513ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.0134m

Determinación del coeficiente de perdidas de carga:

K1=−0.032m0.0192m

=−1.68

K2=−0.025m0.0134m

=−1.87

10

K3=−0.035m0.0154m

=−2.27

K4=−0.027m0.0134m

=−2.01

Contracción. Determinación de la perdida de carga piezométrica:



V 1=7.69∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.57 ms

V 2=6.47∗10−4m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32 ms

V 3=6.92∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.41ms

V 4=6.47∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32ms


Ec1=(1.57 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.126m

Ec2=(1.32 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.0888m

Ec3=(1.41 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.101m

Ec4=(1.32ms )

2

2∗9.81ms2

=0.0888m

11


K1=0.247m0.126m

=1.96

K2=0.196m0.0888m

=2.21

K3=0.274m0.101m

=2.71

K4=0.222m0.0888m

=2.50

Codo medio de 90º.

Determinación de la perdida de carga piezometrica:



V 1=7.69∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.57 ms

V 2=6.47∗10−4m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32 ms

V 3=6.92∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.41ms

V 4=6.47∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32ms


Ec1=(1.57 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.126m

Ec2=(1.32 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.0888m

12

Ec3=(1.41 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.101m

Ec4=(1.32ms )

2

2∗9.81ms2

=0.0888m


K1=0.055m0.126m

=0.437

K2=0.046m0.0888m

=0.518

K3=0.061m0.101m

=0.604

K4=0.049m0.0888m

=0.552

Valvula de membrana.

Determinación de la perdida de carga piezométrica:

∆ h1=

(0.15 )(100000 Nm2 )9810

Nm3

−0=1.53m

∆ h2=

(0.12 )(100000 Nm2 )9810

Nm3

−0=1.22m

∆ h3=

(0.19 )(100000 Nm2 )9810

Nm3

−0=1.94m

∆ h4=

(0.12 )(100000 Nm2 )9810

Nm3

−0=1.22m

Determinación de la velocidad del flujo:

V 1=7.69∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.57 ms

13

V 2=6.47∗10−4m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32 ms

V 3=6.92∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.41ms

V 4=6.47∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32ms


Ec1=(1.57 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.126m

Ec2=(1.32 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.0888m

Ec3=(1.41 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.101m

Ec4=(1.32ms )

2

2∗9.81ms2

=0.0888m


K1=1.53m0.126m

=12.1

K2=1.22m0.0888m

=9.68

K3=1.94m0.101m

=15.4

K4=1.22m0.0888m

=9.68

Codo corto de 90º.


∆ h1=0.415m−0.380m=0.035m

14

∆ h2=0.368m−0.309m=0.059m∆ h3=0.380m−0.330m=0.050m∆ h4=0.415m−0.367m=0.048m


V 1=7.69∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.57 ms

V 2=6.47∗10−4m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32 ms

V 3=6.92∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.41ms

V 4=6.47∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32ms


Ec1=(1.57 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.126m

Ec2=(1.32 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.0888m

Ec3=(1.41 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.101m

Ec4=(1.32ms )

2

2∗9.81ms2

=0.0888m


K1=0.035m0.126m

=0.278

K2=0.059m0.0888m

=0.664

K3=0.050m0.101m

=0.495

15

K4=0.048m0.0888m

=0.541

Inglete. Determinación de la perdida de carga piezométrica:

∆ h1=0.165m−0.208m=−0.043m∆ h2=0.033m−0.093m=−0.060m∆ h3=0.033m−0.097m=−0.064m∆ h4=0.075m−0.136m=−0.061m


V 1=7.69∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.57 ms

V 2=6.47∗10−4m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32 ms

V 3=6.92∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.41ms

V 4=6.47∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32ms


Ec1=(1.57 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.126m

Ec2=(1.32 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.0888m

Ec3=(1.41 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.101m

Ec4=(1.32ms )

2

2∗9.81ms2

=0.0888m


16

K1=−0.043m0.126m

=−0.341

K2=−0.060m0.0888m

=−0.676

K3=−0.064m0.101m

=−0.634

K4=−0.061m0.0888m

=−0.687

Valvula de membrana (parte B):


∆ h1=∆h2=∆h3=∆h4=

(0.01 )(100000 Nm2 )9810

Nm3

−0=0.102m


V 1=7.69∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.57 ms

V 2=6.47∗10−4m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32 ms

V 3=6.92∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.41ms

V 4=6.47∗10−4 m

3

s4.91∗10−4m2

=1.32ms


Ec1=(1.57 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.126m

Ec2=(1.32 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.0888m

17

Ec3=(1.41 ms )

2

2∗9.81 ms2

=0.101m

Ec4=(1.32ms )

2

2∗9.81ms2

=0.0888m


K1=0.102m0.126m

=0.810

K2=0.102m0.0888m

=1.15

K3=0.102m0.101m

=1.01

K4=0.102m0.0888m

=1.15

Lectura No.

Codo largo 90º Cálculosh1

(m.c.a)h2

(m.c.a)∆h

(m.c.a)Q *10-4

(m3/s)A (m2) *10-4

V (m/s)

Ec (m.c.a)

K

1 0.440 0.347 0.0630 7.69 4.91 1.57 0.126 0.5002 0.356 0.299 0.0570 6.47 4.91 1.32 0.0888 0.6423 0.440 0.362 0.0780 6.92 4.91 1.41 0.101 0.7724 0.363 0.302 0.0610 6.47 4.91 1.32 0.0888 0.642

Lectura No.

Ensanchamiento Cálculosh3

(m.c.a)h4

(m.c.a)∆h

(m.c.a)Q *10-4

(m3/s)A (m2) *10-3

V (m/s)

Ec (m.c.a)

K

1 0.346 0.378 -0.0320 7.69 1.26 0.610 0.0190 -1.682 0.298 0.323 -0.0250 6.47 1.26 0.513 0.0134 -1.873 0.362 0.397 -0.0350 6.92 1.26 0.549 0.0154 -2.274 0.302 0.329 -0.0270 6.47 1.26 0.513 0.0134 -2.01

Lectura No.

Contracción Cálculosh5

(m.c.a)h6

(m.c.a)∆h

(m.c.a)Q *10-4

(m3/s)A (m2) *10-4

V (m/s)

Ec (m.c.a)

K

1 0.380 0.133 0.247 7.69 4.91 1.57 0.126 1.962 0.327 0.131 0.196 6.47 4.91 1.32 0.0888 2.213 0.400 0.126 0.274 6.92 4.91 1.41 0.101 2.714 0.333 0.111 0.222 6.47 4.91 1.32 0.0888 2.50

Lectura No.

Codo medio 90º Cálculosh7

(m.c.a)h8

(m.c.a)∆h

(m.c.a)Q *10-4

(m3/s)A (m2) *10-4

V (m/s)

Ec (m.c.a)

K

1 0.135 0.080 0.0550 7.69 4.91 1.57 0.126 0.437

18

2 0.132 0.086 0.0460 6.47 4.91 1.32 0.0888 0.5183 0.126 0.065 0.0610 6.92 4.91 1.41 0.101 0.6044 0.111 0.062 0.0490 6.47 4.91 1.32 0.0888 0.552

Lectura No.

Valvula de membrana (parte A)

Cálculos

M1

(bar)M2

(bar)∆h

(m.c.a)Q *10-4

(m3/s)A (m2) *10-4

V (m/s) Ec (m.c.a)

K

1 0.150 0.0 1.53 7.69 4.91 1.57 0.126 12.12 0.120 0.0 1.22 6.47 4.91 1.32 0.0888 9.683 0.190 0.0 1.94 6.92 4.91 1.41 0.101 15.44 0.120 0.0 1.22 6.47 4.91 1.32 0.0888 9.68

Lectura No.

Codo corto 90º Cálculosh9

(m.c.a)h10

(m.c.a)∆h

(m.c.a)Q *10-4

(m3/s)A (m2) *10-4

V (m/s)

Ec (m.c.a)

K

1 0.415 0.380 0.0350 7.69 4.91 1.57 0.126 0.2782 0.368 0.309 0.0590 6.47 4.91 1.32 0.0888 0.6643 0.380 0.330 0.0500 6.92 4.91 1.41 0.101 0.4954 0.415 0.367 0.0480 6.47 4.91 1.32 0.0888 0.541

Lectura No.

Inglete Cálculosh11

(m.c.a)h12

(m.c.a)∆h

(m.c.a)Q *10-4

(m3/s)A (m2) *10-4

V (m/s)

Ec (m.c.a)

K

1 0.165 0.208 -0.0430 7.69 4.91 1.57 0.126 -0.3412 0.033 0.093 -0.0600 6.47 4.91 1.32 0.0888 -0.6763 0.033 0.097 -0.0640 6.92 4.91 1.41 0.101 -0.6344 0.075 0.136 -0.0610 6.47 4.91 1.32 0.0888 -0.687

Lectura No.

Valvula de membrana (Parte B)

Cálculos

M1

(bar)M2

(bar)∆h

(m.c.a)Q *10-4

(m3/s)A (m2) *10-4

V (m/s) Ec (m.c.a)

K

1 0.0100 0.0 0.102 7.69 4.91 1.57 0.126 0.8102 0.0100 0.0 0.102 6.47 4.91 1.32 0.0888 1.153 0.0100 0.0 0.102 6.92 4.91 1.41 0.101 1.014 0.0100 0.0 0.102 6.47 4.91 1.32 0.0888 1.15

19

VII. Desempeño de comprensión:

1. ¿Qué es la pérdida menor en el flujo de tubería? ¿Cómo se define el coeficiente de pérdida menor KL?

La pérdida menor en el flujo de tubería es aquella pérdida que se da producto de los cambios de velocidad del fluido ya sea en válvulas, codos, ensanchamientos, etc. El coeficiente de pérdida menor se determina por procedimiento experimental y depende del tipo de accesorio, se define:

K L=hLv2

2g

2. Defina la longitud equivalente para pérdida menor en un flujo de tubería. ¿Cómo se relaciona con el coeficiente de pérdida menor?

Una forma de simplificar los cálculos es considerar el efecto de las pérdidas singulares como un alargamiento ficticio de la tubería donde están situados; así únicamente se consideran pérdidas lineales. La longitud equivalente de un elemento singular se puede calcular como:

Le=kDf

Donde se tiene que:Le: Longitud Equivalente.

20

k: Coeficiente de Pérdida Menor.D: Diámetro de la tubería.f: Fricción

3. ¿El efecto de redondear la entrada de una tubería sobre el coeficiente de pérdida es?:

a. Despreciable.b. Poco significativoc. Muy significativo.

El efecto de redondear la entrada de una tubería resulta ser muy significativo porque reduce el valor del coeficiente de pérdida. Esta poca reducción de energía se da porque el cambio en la velocidad del fluido es gradual.

4. ¿El efecto de redondear la salida de una tubería sobre el coeficiente de pérdida es?:

a. Despreciable.b. Poco significativoc. Muy significativo.

El efecto de redondear la salida de la tubería no provoca ningún cambio, es decir, se obtienen un mismo coeficiente de pérdida aún si cambia la geometría del conducto en la salida.

5. ¿Qué tiene mayor coeficiente de pérdida menor durante el flujo en tubería: la expansión gradual o la contracción gradual?, ¿Por qué?

La contracción gradual tiene el mayor coeficiente de perdida menor, debido el fluido a la trayectoria de la contracción de la corriente total continua estrechándose durante cierta distancia más allá de la contracción por lo tanto, la sección de cruce mínimo del flujo es menor que la del conducto menor. La sección donde ocurre esta área del mínimo se denomina vena contracta. Más allá de la vena contracta, la corriente de flujo debe desacelerar y dilatarse nuevamente para llenar el conducto. La turbulencia ocasionada por la contracción y la posterior dilatación genera la perdida de energía.

6. Represente gráficamente Log hp vs. Log Q y calcule la pendiente.

La pendiente de esta recta da como resultado: 0.0038795956

21

7. Represente gráficamente Δh vrs. V2, para cada uno de los accesorios.

22

8. Represente gráficamente Q vrs.v2/2g para cada uno de los accesorios.

23

9. Represente gráficamente Q vr. Δh para cada uno de los accesorios.

24

VIII. Conclusiones:

Gracias a la detenida observación en esta práctica de laboratorio y al respectivo análisis de los cálculos correspondientes, se ha podido concluir en lo siguiente:

El conjunto de componentes y accesorios a lo largo de una tubería interrumpen el suave flujo del fluido, lo que se traduce como una pérdida de energía. Dicha pérdida es adicional a las pérdidas por fricción.

Las pérdidas locales son llamadas pérdidas menores porque pueden despreciarse con frecuencia, particularmente en tuberías largas donde las pérdidas debidas a la fricción son altas en comparación con las pérdidas locales. Sin embargo, en esta práctica de laboratorio, donde el aparato es un sistema de tubería corta y con un considerable número de accesorios, el efecto de las pérdidas locales es bastante grande y deberá tenerse en cuenta.

Las pérdidas menores son provocadas generalmente por cambios bruscos ya sea en la magnitud o en la dirección de la velocidad.

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IX. Anexos

26

X. Bibliografía:

1. Hidráulica - N. Nekrasov.2. Mecánica de fluidos – Mott.3. Mecánica de fluidos e hidráulica – Schaum.4. Fundamentos de hidráulica – Sotelo.

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Índice Introducción.......................................................................................................1

Objetivos...........................................................................................................2

Generalidades....................................................................................................3

Equipo empleado................................................................................................5

Procedimiento experimental.................................................................................5

Tablas y cálculos.................................................................................................7

Desempeño de comprensión..............................................................................19

Conclusiones....................................................................................................23

Anexos...........................................................................................................24

Bibliografía.......................................................................................................25

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Practica 8 Hidraulica

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