PRESENTACIÓN DE DATOS

A lo largo del laboratorio se tomaron los datos provenientes del instrumento de medición, los cuales fueron consignados en las siguientes tablas:

Hierro galvanizado:

Reporte de datos para tiempos de aforo volumétricos.Volumen del aforo (L) 15

Diámetro de salida (cm) 2,64Volumen del aforo (m^3) 0,015

Diámetro de salida (m) 0,0264

Tiempo Ensayo 1 Ensayo 2t1 26,01 30,99t2 27,23 32,07t3 26,26 31,03

Promedio 26,5 31,3633333

Registro de datos experimentales de las alturas piezométricas. Carga en tanque (H) (cm) 84,5 Carga en tanque (H) (m) 0,845

Diámetro interno del tubo (in) 1 Diámetro interno del tubo (m) 0,0254Longitud entre piezómetros (cm) 65 Longitud entre piezómetros (m) 0,65

Lectura del piezómetro Ensayo 1 Ensayo 2P1 74,3 78,5P2 64,1 71,8P3 60,7 69,6P4 55,3 66,2P5 48,3 61,5P6 42,2 57,6P7 37,5 54,6P8 33,3 52,1P9 28,4 48,5

P10 25,8 47,1P11 22,6 45P12 17,1 41,6P13 17 41,7

Temperatura (°C) 15 15

PVC:

Reporte de datos para tiempos de aforo volumétricos.

Volumen del aforo (L) 15Diámetro de salida (cm) 2,94

Volumen del aforo (m^3) 0,015Diámetro de salida (m) 0,0294

Tiempo Ensayo 1 Ensayo 2t1 16 19,6t2 16,2 19,4t3 16,2 18,9

promedio 16,1333333 19,3

Registro de datos experimentales de las alturas piezométricas.

Carga en tanque (H) (cm) 84,5 Carga en tanque (H) (m) 0,845Diámetro interno del tubo (in) 1 Diámetro interno del tubo (m) 0,0254

Longitud entre piezómetros (cm) 65 Longitud entre piezómetros (m) 0,65

Lectura del piezómetro Ensayo 1 Ensayo 2P1 66,5 73P2 62,5 70,5P3 56,5 66P4 50,5 62P5 47,5 60P6 43 57P7 38 53,5P8 32 49,5P9 24 43,5

P10 21,5 42P11 17,5 39,5P12 14 37

Temperatura (°C) 15 15

CÁLCULOS

Todos los cálculos de los diferentes ensayos han sido consignados en las siguientes tablas, cabe destacar que para obtener los diferentes valores se han usado formulas descritas anteriormente.

Hierro galvanizado:

Ensayo número Q (m^3/s) V (m/sg) Vw (m^2/sg) NR ε/D hfexp (fexp)

(f teórico)

Diagrama de

Moody

(hf teórico) Darcy

Weisbach%E1

(hf teórico) Hazen Willian

%E2

1 0,00056604 1,03406455 1,15224E-06 22794,8422 0,005905512 0,33333333 0,03414324 0,033 0,32217209 3,46437256 0,34039177 2,073620132 0,00047827 0,87371805 1,15224E-06 19260,176 0,005905512 0,21610601 0,03100599 0,035 0,24394355 11,4114666 0,24918944 13,2764169

Ensayo número(f)

Colebrook- While

%E3 (f) Rodríguez Díaz %E4 (f) Swamee y Jain %E5 (CHW) teórico

(CHW) experimental %E6

1 0,03553731 3,92282756 0,024345558 40,2442402 0,035829135 4,70536561 120 121,254507 1,045422622 0,03610443 14,1213866 0,025133332 23,3660029 0,036402498 14,8245623 120 129,47698 7,8974832

Cabe destacar que para calcular el factor de fricción, empleando la ecuación de Colebrook-While se efectuaron las siguientes iteraciones:

(f) Colebrook- While (f) Colebrook- WhileAo A Ao A

3,16227766 5,41017009 3,16227766 5,380300355,41017009 5,29978293 5,38030035 5,256712375,29978293 5,30488836 5,25671237 5,263155045,30488836 5,30465157 5,26315504 5,2628185,30465157 5,30466255 5,262818 5,262835635,30466255 5,30466204 5,26283563 5,26283475,3046620 5,3046620 5,2628347 5,2628347

A continuación se mostrará cómo se ha determinado el coeficiente de fricción teórico por medio del diagrama de Moody

Análogamente presentaremos gráficas de la línea piezométrica y de energía para los dos ensayos.

Distancia Piezómetro Línea Piezométrica V²/2g Línea de energía0 4 0,553 0,054499974 0,607499974

0,65 5 0,483 0,054499974 0,5374999741,3 6 0,422 0,054499974 0,476499974

1,95 7 0,375 0,054499974 0,4294999742,6 8 0,333 0,054499974 0,387499974

3,25 9 0,284 0,054499974 0,3384999743,9 10 0,258 0,054499974 0,312499974

4,55 11 0,226 0,054499974 0,280499974

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Ensayo Número 1

Línea PiezométricaLínea de Energía

Distancia Horizontal (m)

Altu

ra (m

)

Distancia Piezómetro Línea Piezométrica V²/2g Línea de energía0 4 0,662 0,038908422 0,700908422

0,65 5 0,615 0,038908422 0,6539084221,3 6 0,576 0,038908422 0,614908422

1,95 7 0,546 0,038908422 0,5849084222,6 8 0,521 0,038908422 0,559908422

3,25 9 0,485 0,038908422 0,5239084223,9 10 0,477 0,038908422 0,515908422

4,55 11 0,451 0,038908422 0,489908422

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Ensayo Número 2

Línea de energíaLínea Piezométrica

Distancia Horizontal (m)

Altu

ra (m

)

PVC:

Ensayo número Q (m^3/s) V (m/sg) Vw

(m^2/sg) NR ε/D hfexp (fexp)

(f teórico)

Diagrama de

Moody

(hf teórico) Darcy

Weisbach%E1

(hf teórico) Hazen Willian

%E2

1 0,00092975 1,36956488 1,15224E-06 30190,5865 5,90551E-05 0,336391437 0,01964269 0,0249 0,426425575 21,1136815 0,37886573 11,2109089

2 0,0007772 1,14485216 1,15224E-06 25237,036 5,90551E-05 0,229357798 0,0191662 0,0259 0,309939735 25,9992274 0,27190429 15,6475996

Ensayo número(f)

Colebrook- While

%E3 (f) Rodríguez Díaz %E4 (f) Swamee y Jain %E5 (CHW) teórico

(CHW) experimental %E6

1 0,02403 18,257638 0,023086342 14,9163899 0,023521244 16,48956606 150 159,782824 6,5218825352 0,02506043 23,5200603 0,02388172 19,745311 0,024536578 21,8872327 150 159,182896 6,121930744

Cabe destacar que para calcular el factor de fricción, empleando la ecuación de Colebrook-While se efectuaron las siguientes iteraciones:

(f) Colebrook- While (f) Colebrook- While

Ao A Ao A

3,16227766 7,04628859 3,16227766 6,89824233

7,04628859 6,3762371 6,89824233 6,24214453

6,3762371 6,4607853 6,24214453 6,32703027

6,4607853 6,44965203 6,32703027 6,31556916

6,44965203 6,45110992 6,31556916 6,31710781

6,45110992 6,45091887 6,31710781 6,31690109

6,45091887 6,45094391 6,31690109 6,31692886

6,45094391 6,45094062 6,31692886 6,31692513

6,45094062 6,45094105 6,31692513 6,31692563

6,3169256 6,3169256

A continuación se mostrará cómo se ha determinado el coeficiente de fricción teórico por medio del diagrama de Moody

Análogamente presentaremos gráficas de la línea piezométrica y de energía para los dos ensayos.

Distancia Piezómetro Línea Piezométrica V²/2g Línea de energía0 4 0,665 0,093044069 0,758044069

0,65 5 0,625 0,7180440691,3 6 0,565 0,658044069

1,95 7 0,505 0,5980440692,6 8 0,475 0,568044069

3,25 9 0,43 0,5230440693,9 10 0,38 0,473044069

4,55 11 0,32 0,413044069

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Ensayo Número 1

Linea PiezometricaLinea de energia

Distancia Horizontal (m)

Altu

ra (m

)

Distancia Piezómetro Línea Piezométrica V²/2g Línea de energía0 4 0,73 0,065016306 0,795016306

0,65 5 0,705 0,065016306 0,7700163061,3 6 0,66 0,065016306 0,725016306

1,95 7 0,62 0,065016306 0,6850163062,6 8 0,6 0,065016306 0,665016306

3,25 9 0,57 0,065016306 0,6350163063,9 10 0,535 0,065016306 0,600016306

4,55 11 0,495 0,065016306 0,560016306

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Ensayo Número 2

Linea PiezometricaLinea de energia

Distancia Horizontal (m)

Altu

ra (m

)

ANÁLISIS Y RESULTADOS

Si analizamos cuidadosamente los datos de salida producto de realizar los respectivos cálculos con los datos de entrada y las respectivas graficas podemos observar que:

La pérdida de carga horizontal calculada experimentalmente para el caso de la tubería de hierro galvanizado es muy próximo al valor teórico calculado con la ecuación de Darcy-Weisbach arrojando como error mínimo el 3%.

La pérdida de carga horizontal calculada experimentalmente para el caso de la tubería de hierro galvanizado es muy próximo al valor teórico calculado con la ecuación de Hazen William arrojando como error mínimo el 2%.

El factor de fricción calculado experimentalmente para el caso de la tubería de hierro galvanizado es muy próximo al tomado del diagrama de Moody en uno de sus casos, puesto que en el otro está un poco alejado, pero no de forma substancial.

El factor de fricción calculado experimentalmente para el caso de la tubería de hierro galvanizado en comparación con el obtenido mediante la ecuación de Rodríguez Díaz está muy alejado siendo el mínimo error 23% y el máximo 40%.

El factor de fricción calculado experimentalmente para el caso de la tubería de hierro galvanizado en comparación con la ecuación de Colebrook-While y Swamee y Jair presentan valores no muy alejados siendo 3% y 4% respectivamente, errores admisibles con relación a la ecuación de Rodríguez Díaz.

La pérdida de carga horizontal calculada experimentalmente para el caso de la tubería de PVC no es muy próximo al valor teórico calculado con la ecuación de Darcy-Weisbach arrojando errores de 21% y 25%

La pérdida de carga horizontal calculada experimentalmente para el caso de la tubería de PVC no es muy próximo al valor teórico calculado con la ecuación de Hazen William arrojando como error mínimo el 11%.

El factor de fricción calculado experimentalmente para el caso de la tubería de PCV en comparación con la ecuación de Colebrook-While, Rodríguez Díaz y Swamee y Jair están muy separados siendo los errores mínimos 18%, 14% y 16% respectivamente.

Un posible factor que pudo haber causado errores elevados es la mala determinación del caudal, elemento esencial para todos y cada uno de los datos.

CONCLUSIONES

Finalizada con éxito la primera práctica de laboratorio las conclusiones que podemos obtener son:

Con relación a los datos obtenidos durante el desarrollo de la practica podemos argumentar que son relativamente buenos puesto que a pesar que en algunos casos no cumplen con lo esperado, hay otros tantos que se acercan mucho en la relación valor teórico, valor experimental, lo cual los lleva a pensar posiblemente que los errores se hayan presentado por la mala lectura de los diferentes instrumentos de medición.

Otro aspecto que nos hace pensar que la practica fue efectuada exitosamente son las gráficas la línea piezométrica y de energía que cumplen con lo esperado y se manejan de una forma uniforme para los cuatro ensayos.

Si se desea obtener datos cuyo nivel de certeza sea aceptable se recomienda realizar cálculos por las diferentes ecuaciones estudiadas indistintamente del autor puesto que nos proporcionan datos muy cercanos entre sí.

El uso de los métodos numéricos y de las ecuaciones empíricas suponen un factor importante en el cálculo del factor de fricción.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA Y CIBERGRAFIA

LABORATORIO No. 1

DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS HORIZONTALES

Trabajo presentado por:

LUIS ARTURO JUNIOR PORTILLA LÓPEZ

ANDRES MAURICIO GUANCHA BURGOS

Al docente:

ING. Ph.D. GUSTAVO CORDOBA GUERRERO

Asignatura:

HIDRÁULICA

UNIVERSIDAD DE NARIÑOINGENIERÍA CIVIL

VI SEMESTRESAN JUAN DE PASTO

2014LABORATORIO No. 1

DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS HORIZONTALES

LUIS ARTURO JUNIOR PORTILLA LÓPEZ

ANDRES MAURICIO GUANCHA BURGOS

UNIVERSIDAD DE NARIÑOINGENIERÍA CIVIL

VI SEMESTRESAN JUAN DE PASTO

2014