descarga en tuberias

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1. INTRODUCCIÓN En el presente informe se analiza los resultados del laboratorio de mecánica de fluidos, en el cual se desarrolla en particular dos teoremas de la mecánica de fluidos: el Teorema de Torricelli, el Teorema de Hazen Williams y el Teorema de Darcy. El primero es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio. "La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio": El cual en el laboratorio nos sirve para hallar la curva de calibración de un reservorio. La segunda es válido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5 ºC - 25 ºC). La fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a que el coeficiente de rugosidad "C" no es función de la velocidad ni del diámetro de la tubería. Es útil en el cálculo de pérdidas de carga en tuberías para redes de distribución de diversos materiales, especialmente de fundición y acero. Por último la tercera es una de las fórmulas más exactas para cálculos hidráulicos es la de Darcy-Weisbach. Sin embargo por su complejidad en el cálculo del coeficiente "f" de fricción ha caído en desuso. Aun así, se puede utilizar para el cálculo de 4TO INFORME: DESCARGA POR ORIFICIOS Y PERDIDA DE CARGA EN TUBERIAS 1

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Descarga en Tuberias

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1. INTRODUCCINEn el presente informe se analiza los resultados del laboratorio de mecnica de fluidos, en el cual se desarrolla en particular dos teoremas de la mecnica de fluidos: el Teorema de Torricelli, el Teorema de Hazen Williams y el Teorema de Darcy.El primero es una aplicacin del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un lquido contenido en un recipiente, a travs de un pequeo orificio, bajo la accin de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un lquido por un orificio. "La velocidad de un lquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendra un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vaco desde el nivel del lquido hasta el centro de gravedad del orificio": El cual en el laboratorio nos sirve para hallar la curva de calibracin de un reservorio.La segunda 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.Por ltimo la tercera es una de las frmulas ms exactas para clculos hidrulicos es la de Darcy-Weisbach. Sin embargo por su complejidad en el clculo del coeficiente "f" de friccin ha cado en desuso. Aun as, se puede utilizar para el clculo de la prdida de carga en tuberas de fundicin. Las ltimas dos frmulas se utilizan en el presente laboratorio para hallar la perdida de carga para redes de tuberas.2. OBJETIVOS Determinar el valor de Cc, Cv y Cd para el orificio del laboratorio. Establecer la curva de calibracin del equipo (Qr vs. Ho). Determinar la Perdida de Presin en una tubera con flujo de agua, de forma Experimental y Terica. Comparar los Resultados Tericos de Perdidas de Carga en tuberas por los Mtodos de Hazen - Williams y Darcy - Weishbach.3. REVISIN BIBLIOGRFICA3.1. DESCARGA A TRAVZ DE ORIFICIOS

Para medidas en el flujo de fluidos se emplean en la prctica de ingeniera numerosos dispositivos. Las medidas de velocidad se realizan con tubos de Pitot, medidores de corriente y anemmetros rotativos y de hilo caliente. En estudios de modelos se utilizan con frecuencia mtodos fotogrficos. Las medidas se llevan a cabo mediante orificios, tubos, toberas o boquillas, venturimetros y canales Venturi, medidores de codo, vertederos de aforo, numerosas modificaciones de los procedentes y varios medidores patentados. A fin de aplicar correctamente estos aparatos, es imperativo emplear la ecuacin de Bernoulli y conocer las caractersticas y coeficientes de cada aparato. En ausencia de valores seguros de estos coeficientes, un aparto debe calibrarse para las condiciones de operacin en que va a emplearse. Las formulas desarrolladas para fluidos incompresibles pueden aplicarse a fluidos compresibles en donde la presin diferencial es pequea en comparacin con la presin total. En muchos casos prcticos se dan tales presiones diferenciales pequeas. Sin embargo, cuando se debe considerar la compresibilidad, se desarrollan y se emplearan formulas especiales.COEFICIENTE DE VELOCIDAD El coeficiente de velocidad (Cv) es la relacin entre la velocidad media real en la seccin recta de la corriente (chorro) y la velocidad media ideal que se tendra sin rozamiento. Asi, pues:

COEFICIENTE DE CONTRACCINEl coeficiente de contraccin (Cc) es la relacin entre el rea de la seccin recta contrada de una corriente (chorro) y el rea del orificio a travs del cual fluye el fluido. Entonces:

COEFICIENTE DE DESCARGA El coeficiente de descarga (c) es la relacin entre el caudal real que pasa a travs del aparato y el caudal ideal. Este coeficiente se expresa as:

Ms prcticamente, cuando el coeficiente de descarga c se ha determinado experimentalmente:

Donde A=rea de la seccin recta del dispositivo en m2H=carga total que produce el flujo en m del fluidoEl coeficiente de descarga puede escribirse tambin en funcin del coeficiente de velocidad y del coeficiente de contraccin, o sea, el coeficiente de descarga no es constante. Para un dispositivo dado, vara con el nmero de Reynolds.

3.2. PERDIDA DE CARGA EN TUBERIAS

La prdida de carga en una tubera es la perdida de energa del fluido debido a la friccin de las partculas del fluido entre s (viscosidad) y contra las paredes de la tubera que las contiene (rugosidad). Estas prdidas llamadas cadas de presin, tambin se producen por estrechamiento o cambio de direccin del fluido al pasar por un acceso (vlvulas, codos, etc.)Flujo laminar.- Las partculas se mueven en trayectorias paralelas formando el conjunto de ellas capas o lminas. Est gobernado por la ley que relaciona la tensin cortante con la velocidad de deformacin angular. La viscosidad del fluido es la magnitud fsica predominante y su accin amortigua cualquier tendencia a la turbulencia.Flujo turbulento.- Las partculas fluidas se mueven de forma desordenada en todas las direcciones. Es imposible conocer la trayectoria de una partcula individualmente. Numero de Reynolds.- Es un numero adimensional que viene dado por el cociente de las fuerzas de inercia por las fuerzas debidas a la viscosidad. Adems permite clasificar el tipo de flujo (laminar, turbulento y transitorio), donde:Re