ENSAYOS EN EL BANCO HIDRAULICO DE BASEFACULTAD DE INGENIERIAS Y CS. PURASLABORATORIO DE HIDRAULICAUNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ

Ing. Hernn Almonte Pilco

LABORATORIO DE HIDRAULICA Estudio de las perdidas por frotamiento en un tubo Perdidas de carga en un conducto de seccion constante

LABORATORIO DE HIDRAULICA

Estudio de perdidas de cargas en los tubos La dotacin del kit comprende algunos tubos de diverso perfil y diferente seccin y por tanto se puede estudiar la evolucin de las prdidas de carga en los tubos de diversa seccin y de bruscas variaciones de seccin (ensanchamiento, restriccin).

Estudio de perdidas de cargas en los tubosPrdidas de carga en los tubosLa unidad est compuesta por tres trechos de caera de dimetro y construccin distintos:Uno de perfil constante de 14 mmUno de perfil constante de 10 mmUno con ensanchamiento brusco o strechamiento de la seccin ms o menos a la mitad de la caera con 14 y 10 mm

Estudio de perdidas de cargas en los tubosLos tubos de prueba estn constituidos por una toma de presin a cada extremidad el tubo con dimetro variable est constituido por otras dos tomas de presin a nivel de la seccin en la que se tiene la variacin de dimetro. Para medir las prdidas de carga, se emplea la unidad de piezmetros.

Estudio de perdidas de cargas en los tubosMontar la tubera deseada utilizando apropiadas abrazaderas con pernos (en dotacin al grupo) con las tomas de presin orientadas hacia abajo.Introducir el tubo de alimentacin del agua.Montar la tubera de descarga.Conectar las tuberas de silicona a la respectiva toma de presin.

Estudio de perdidas de cargas en los tubosEstudio de las perdidas por frotamiento en un tubo Perdidas de carga en un conducto de seccin constanteFinalidad Consiste en mostrar qu cuando un fluido se desliza en una caera, existen cadas de presin o prdidas de carga.Estas prdidas de carga dependen del frotamiento del fluido con las paredes del tubo; stas dependen de la velocidad del fluido, de la rea de la superficie baada y del grado de escabrosidad de las paredes del tubo, as como de la longitud del tubo.

Estudio de perdidas de cargas en los tubosLas pruebas se efectuarn con tubos de distintos dimetros para diversos valores del caudal de lquido que los atraviesa.Adems se demostrar que la ley que une entre s los parmetros antes catalogados es distinta segn las condiciones de flujo laminar o de flujo turbulento.

Estudio de perdidas de cargas en los tubosModalidades operativas1. Disponer la unidad sobre la mesa de trabajo.2. Disponer el tubo en prueba entre los dos elementos idneos de la unidad.3. Conectar el envo de la bomba con el tubo de alimentacin de la unidad.4. Conectar las dos tomas de presin con los piezmetros correspondientes.5. Abrir la vlvula de regulacin del caudal y poner en marcha la bomba a bajo nmero de giros (500).

Estudio de perdidas de cargas en los tubos6. Actuando contemporneamente sobre la vlvula y sobre el rgimen de rotacin de la bomba, regular el caudal de manera que se obtenga el mximo diferencial entre las lecturas de los piezmetros. Si el diferencial es demasiado bajo, presurizar la cmara superior de los piezmetros de manera que se pueda aumentar el caudal circulante en los tubos.7. Relevar la altura de la columna de agua en los dos piezmetros y el correspondiente valor de caudal. Reportar este valor en la tabla.

Estudio de perdidas de cargas en los tubos8. En caso de que los va1res del caudal sean demasiado bajo, para hacer una buena medicin se podr usar un cilindro graduado y un cronmetro.9. Reducir el caudal de manera que se tenga una disminucin del valor del diferencial de 10 mm (5 mm para los valores ms bajos de caudal).10. Repetir las operaciones del punto 7.11. Repetir las operaciones indicadas entre los puntos 7 y 9 de manera que se tengan de medicin.12. Parar la bomba y permitir el completo de flujo del agua en el tanque.13. Cambiar el tubo en prueba y repetir todas las operaciones del nmero 2 hasta el nmero 12

Estudio de perdidas de cargas en los tubosInterpretacin de los resultadosEl movimiento de un fluido en un conducto en el caso ideal, est descrito por lafrmula (Teorema de Bemoulli):

donde:p = presin en la seccin que se examinav = velocidad del fluido en la seccin que se examina z = altura de la seccin con respecto a la lnea de referencia = peso especfico del lquido (3810 N/m3 para el agua)g = aceleracin de gravedad (9.81 m/s2)

Estudio de perdidas de cargas en los tubosComo recordar, expresa la constancia de la energa a lo largo del conducto.Pero por efecto del frotamiento de1 lquido con las paredes de una caera o del frotamiento interno 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 2

Estudio de perdidas de cargas en los tubosLa determinacin de la energa perdida representa la dificultad mas 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.Supongamos que la caera sea horizontal (lo que se dir es vlido en general por cualquiera inclinacin del conducto).Cadente piezomtrica

Estudio de perdidas de cargas en los tubospiezomtrica en vez de mantenerse constante, baja siempre en el sentido del movimiento del lquido.Esta disminucin referida a un trecho de caera de largo unitario, toma el nombre de cadente o bien pendencia piezomtrica y se indica generalmente con J; se tiene por lo tanto:

Estudio de perdidas de cargas en los tubosEl cadente mide la energa mecnica perdida por la unidad de peso del lquido para cumplir un curso de largo unitarioEsta energa, como ya se ha dicho, ser gastada para vencer los distintos frotamientos que se oponen al movimiento de1 lquido.Es posible demostrar que la pendencia se puede expresar en funcin del dimetro del tubo y del caudal segn:

Estudio de perdidas de cargas en los tubos

donde:Q = caudal (m3 / s)D = dimetro del tubo (m)k = factor que se determina experimentalmente o bien mediante fmulas empricas, entre los cuales, las ms conocidas son:La frmula de Darcy:

Estudio de perdidas de cargas en los tubosObservando el diagrama anexo, se puede notar que el grfico pendencia-caudalpresenta un punto de discontinuidad; este punto indica el pasaje de rgimen laminar a rgimen turbulento

Estudio de perdidas de cargas en los tubos

Q(l/mim)(mm H2O)(mm H2O)(mm H2O)5501035680155571152270814030909170371201020045145

Estudio de perdidas de cargas en los tubos

Grfico1

501035

801555

1152270

1403090

17037120

20045145

D 10

D 14

D 14-10

Q (l/miin)

h(min H2O)

grafico

Hoja1

Q

(l/mim)(mm H2O)(mm H2O)(mm H2O)

5501035

6801555

71152270

81403090

917037120

1020045145

Q

(l/mim)(mm H2O)(mm H2O)(mm H2O)

Hoja1

D 10

D 14

D 14-10

Q (l/miin)

h(min H2O)

grafico

Hoja2

Hoja3

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Gracias