CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS

CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCOFACULTAD DE INGENIERIACARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

LABORATORIO 04: COEFICIENTES DE RUGOSIDAD DE HAZEN Y WILLIAM

Presentado por: Julio Cesar Torres Apaza

Cdigo: 010100834 J

Asignatura: Laboratorio Mecnica de Fluidos DOCENTE: ING. CARLOS MOSQUEIRA LOVON

SEMESTRE 2014 II

CUSCO PERU

INDICE

I.Objetivos Pg. 4II.Fundamento Terico. Pg. 4III.Equipos y materiales Pg. 7IV.Procedimiento. Pg. 8V.Interpretacin de los resultados... Pg. 9VI.Resultados en clase. Pg. 10VII.Conclusiones Pg.12VIII.Bibliografa. Pg.12

INTRODUCCINLa frmula de Hazen Williams es una ecuacin emprica que se puede utilizar para calcular la prdida de presin por cada pie de tubera de un dimetro conocido debido a la friccin que depende del flujo. Aqu se puede calcular por medio de flujo de velocidad, coeficiente de friccin, radio hidrulico, lnea de gradiente hidrulico.ENSAYO: CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMSI.OBJETIVOSConsiste en demostrar que cuando un fluido se desliza en una tubera, existen cadas de presin o prdidas de carga. Estas prdidas de carga dependen de la friccin del fluido con las paredes del tubo; stas dependen de la velocidad del fluido, del rea de la superficie baada y del grado de rugosidad de las paredes del tubo, as como de la longitud del tubo.Las pruebas se efectuarn con tubos de distintos dimetros para diversos valores del caudal de lquido que los atraviesa.

Para dimetro de 14 mmPara dimetro de 10 mm

Las prdidas de carga en las tuberas, en la prctica se calculan con el coeficiente de rugosidad, el mismo que depende exclusivamente del material de que esta hecho la tubera.

Es universalmente utilizada la formula de Hazen y Willians, para la cual sus creadores determinaron el coeficiente de rugosidad denominado de Hazen y Williams. Este coeficiente depende nicamente de la rugosidad de las paredes interiores, y es independiente del caudal, presin, dimetro y cualquier otra caracterstica.

II.FUNDAMENTO TERICO

CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS

Caractersticas:Frmula para calcular las prdidas de energa por friccin.Frmula emprica (desarrollada a partir de datos experimentales).Slo es aplicable bajo condiciones muy especiales del flujo (por ejemplo, bajo condiciones de flujo turbulento) y nicamente al agua (bajo ciertas condiciones, alas cuales se llev a cabo el experimento).Utiliza un factor de capacidad de carga C, el cual equivale a f en la frmula de Darcy Weisbach. En la ecuacin tambin hay un factor de conversin Cf , el cual depende del sistema de unidades utilizado.Las prdidas por friccin estn dadas en funcin de muchas de las mismas variables que en la frmula de Darcy Weisbach: longitud de la tubera, dimetro del tubo, caudal.La rugosidad interna de la tubera est considerada dentro del coeficiente de capacidad de carga C.Es una ecuacin muy sencilla de manejar, pues depende de parmetros fciles de calcular. Esto constituye una ventaja de esta ecuacin. El mtodo de Hazen-Williams es vlido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5 C - 25 C). La frmula es sencilla y su clculo es simple debido a que el coeficiente de rugosidad "C" no es funcin de la velocidad ni del dimetro de la tubera. Es til en el clculo de prdidas de carga en tuberas para redes de distribucin de diversos materiales, especialmente de fundicin y acero:h = 10,674 * [Q1,852/(C1,852* D4,871)] * L h: prdida de carga o de energa (m) Q: caudal (m3/s) C: coeficiente de rugosidad (adimensional) D: dimetro interno de la tubera (m) L: longitud de la tubera (m)En la siguiente tabla se muestran los valores del coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams para diferentes materialesCOEFICIENTE DE HAZEN-WILLIAMS PARA ALGUNOS MATERIALES

MaterialCMaterialC

Asbesto cemento140Hierro galvanizado120

Latn130-140Vidrio140

Ladrillo de saneamiento100Plomo130-140

Hierro fundido, nuevo130Plstico (PE, PVC)140-150

Hierro fundido, 10 aos de edad107-113Tubera lisa nueva140

Hierro fundido, 20 aos de edad89-100Acero nuevo140-150

Hierro fundido, 30 aos de edad75-90Acero130

Hierro fundido, 40 aos de edad64-83Acero rolado110

Concreto120-140Lata130

Cobre130-140Madera120

Hierro dctil120Hormign120-140

En funcin del dimetro:Q = 0,2785 *C * *Dnde:Rh = Radio hidrulico = rea de flujo / Permetro hmedo = Di / 4V = Velocidad media del agua en el tubo en [m/s].Q = Caudal flujo volumtrico en [m/s].C = Coeficiente que depende de la rugosidad del tubo.

90 para tubos de acero soldado. 100 para tubos de hierro fundido. 128 para tubos de fibrocemento. 150 para tubos de polietileno de alta densidad.Di = Dimetro interior en [m]. (Nota: Di/4 = Radio hidrulico de una tubera trabajando a seccin llena)S = [[Pendiente - Prdida de carga por unidad de longitud del conducto] [m/m].

III.EQUIPOS Y MATERIALES

Banco hidrulico

Piezmetros.

Tubos de dimetros de 10 y 14 mm

I. PROCEDIMIENTO

Se colocara la tubera de 14mm y 10mm

Luego se procede a medir la perdida de carga (Hf); para caudales de de 5, 6, 7, 8, 9, 10.

Con los datos obtenidos se procede a calcular el coeficiente C con la formula de Hazen Wiliams. En la hoja de clculo de Excel.

V.INTERPRETACIN DE LOS RESULTADOS El movimiento de un fluido en un conducto en el caso ideal, est descrito por la frmula (Teorema de Bernoulli):z + p/ + v2/2g = constante

donde:p = presin en la seccin que se examinav = velocidad del fluido en la seccin que se examinaz = altura de la seccin con respecto a la lnea de referencia = peso especfico del lquido (g = aceleracin de gravedad (9.81 m/s2)

Pero por efecto de la friccin del lquido con las paredes de la tubera o de la friccin interna del lquido o bien porque se forman eventuales fenmenos de vrtices, la relacin precedente se altera para asumir la forma:Energia en la seccin 1 Energia perdida = Energa en la seccin 2La determinacin de la energa perdida representa la dificultad ms grande para la solucin de problemas relativos al movimiento de los fluidos en los conductos. El caso ms sencillo que se pueda analizar, es el del movimiento de un lquido en un conducto rectilneo de seccin constante.

Gradiente piezomtricaEn base a la relacin de Bernoulli, siendo constante los valores de V2/2g y de z, la presin se debera mantener constante en los distintos puntos del conducto.

Sin embargo en realidad, como hemos podido notar durante las pruebas, la cota piezomtrica en vez de mantenerse constante, baja siempre en el sentido del movimiento del lquido. Esta recibe el nombre de gradiente hidrulicoJ = h / 1

Esta energa, como ya se ha dicho, ser empleada para vencer la friccin que se opone al movimiento del lquido

La ecuacin universal para la determinacin del caudal en funcin del coeficiente de friccin de Hazen y Willians, es la siguiente.0.542.63Q = 0.2785 C S D Donde:Q= Caudal en m3/segC= Coeficiente de rugosidadD= Dimetro en metrosS= Pendiente o gradiente hidrulica en m/mVI.RESULTADOS EN CLASE:

Dimetro de 14mmUAC CUSCOPGINA: 9