INFORME FLUIDOS

Universidad Peruana Los Andes - UPLA- Faculta de IngenieraCarrera Profesional de Ingeniera Civil

LABORATORIO DE FLUIDOS E HIDRULICA

I. DATOS GENERALES:

1.1. ENSAYO : PERDIDA DE ENERGIA QUE SUFRE UNA CORRIENTE CUANDO CIRCULA A TRAVES DE UN CIRCUITO HIDRAULICO.

1.2. HORARIO : De 1.00 pm 3.15 pm1.3. SEMESTRE : VII1.4. FECHA : 19/06/20121.5. PARTICIPANTES: - GMEZ ORGA, Pier - CORDERO TARAZONA, Ernesto - ESPRITU SOTOMAYOR, RonaldII. OBJETIVO: Esta prctica permite observar las prdidas de carga que sufre el fluido al atravesar cada uno de estos elementos como codo medio de 90, codo corto de 90, curva de 90, ensanchamiento de 25/40, ensanchamiento de 40/25, inglete y vlvula de membrana. Determinar la relacin de K con respecto al caudal y la velocidad segn la perdida de altura consultar el K para diferentes accesorios segn su dimetro y longitud comercial Determinar las prdidas de alturas por accesorios experimentalmente

III. RELACIN DE EQUIPOS: Banco hidrulico (FME 00) o grupo hidrulico (FME 00B) Equipo FME 05 Cronometro no suministrado

IV. MARCO TERICO:El estudio de las prdidas de energa que sufre una corriente cuando circula a travs de un circuito hidrulico es vital en los procesos industriales que manejan fluidos.Las prdidas de energa de un fluido cuando circula a travs de una tubera a presin constante, se deben fundamentalmente a: Variaciones de la energa potencial de fluido. Variaciones de la energa cintica. Friccin o rozamiento.El equipo FME 05 de prdidas de carga locales estudia las prdidas de la energa cintica de un fluido que circula por una tubera. Estas se deben principalmente a variaciones bruscas de velocidad causada por: Cambios bruscos de seccin de tubera: ensanchamientos o estrechamientos. Perturbacin del flujo normal de la corriente: debido a cambios de direccin provocados por la existencia de un codo, una curva, una te. Rozamiento de friccion.El equipo FME 05 mide las prdidas de carga, en metros de columna de fluido que circula por la tubera.Las prdidas de carga que sufre el fluido al atravesar cada una de estos elementos expresada en metros de fluido, puede expresarse en cargas cinticas, segn la siguiente expresin.Donde: K = Coeficiente de prdidas de carga.V = Velocidad del fluido.h = Diferencia de altura manomtrica. g = Gravedad.

V. TABLA DE REGISTRO DE DATOS:

DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORION PRUEBA2525/4040/25252525

Caudal Codo largoEnsanchamiento Contraccin Codo medioCodo cortoInglete

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Practica N 03: Medida de prdidas de carga para un corto tubo de 90.1. Objetivo:Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por un codo corto de 90.2. Procedimiento 1: sistema presurizado.El procedimiento para la realizacin de esta prctica es el siguiente:1. Montar el equipo sobre el banco Hidrulico FME 00.2. Conectar el tubo de entrada del equipo a la boca de impulsin del banco hidrulico con el enchufe rpido e introducir conducto flexible de salida de aquel en el tanque volumtrico.3. Llene los tubos manomtricos siguiendo el procedimiento indicado en la practica 1.4. Una vez presurizado el sistema encienda, la bomba y vaya abriendo ligeramente la vlvula del banco Hidrulico VC, a la vez que va abriendo la vlvula de control del equipo VCC. 5. Esto ha de hacerse muy suavemente, para evitar que la medida se nos vaya de escala tanto superior como inferior.6. Una vez abierta completamente la vlvula del grupo o Banco Hidrulico, regule el caudal con la vlvula de control del equipo, VCC.7. Anote las lecturas indicadas en los tubos manomtricos asociados con el codo de 90 (H9 y H 10).8. Determine el caudal de agua, anotando todos esos valores.9. Repita los pasos anteriores variando el caudal mediante la apertura de la vlvula de control del equipo.10. Complete la siguiente tabla de valores.

TABLA PARA EL CODO CORTO DE 900

Diametro del accesorio:3/4"=0.0191m

Seccion del accesorio:0.00029m2

H9 ( m.c.a )H10 ( m.c.a )h ( m. )Caudal ( m3 / s )V2 ( m / s )K

0.4280.4250.0030.000120.1793.04

0.4120.4050.0070.000140.2531.84

0.4320.4200.0120.000180.3881.65

0.4290.4130.0160.000090.0910.29

V = Q / S

Donde:

V =Velocidad en (m/s)

Q =Caudal en (m3/s)

S =Seccion del accesorio en (m2)

h ( m. )V2 ( m / s )

00

0.0030.179

0.0070.253

0.0120.388

0.0160.091

Practica N 04: Medida de prdidas de carga para codo medio de 90.1. Objetivo:Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por un codo medio de 90.2. Procedimiento 1: sistema presurizado.El procedimiento para la realizacin de esta prctica es el siguiente:1. Montar el equipo sobre el banco Hidrulico FME 00.2. Conectar el tubo de entrada del equipo a la boca de impulsin del banco hidrulico con el enchufe rpido e introducir conducto flexible de salida de aquel en el tanque volumtrico.3. Llene los tubos manomtricos siguiendo el procedimiento indicado en la practica 1.4. Una vez presurizado el sistema encienda, la bomba y vaya abriendo ligeramente la vlvula del banco Hidrulico VC, a la vez que va abriendo la vlvula de control del equipo VCC. 5. Esto ha de hacerse muy suavemente, para evitar que la medida se nos vaya de escala tanto superior como inferior.6. Una vez abierta completamente la vlvula del grupo o Banco Hidrulico, regule el caudal con la vlvula de control del equipo, VCC.7. Anote las lecturas indicadas en los tubos manomtricos asociados con el codo medio de 90 (H8 y H7).8. Determine el caudal de agua, anotando todos esos valores.9. Repita los paso a anteriores variando el caudal mediante la apertura de la vlvula de control del equipo.10. Complete la siguiente tabla de valores.

TABLA PARA EL CODO LARGO DE 900




0.4310.4300.0010.000120.1799.11

0.4190.4170.0020.000140.2536.46

0.4450.4400.0050.000180.3883.96

0.4400.4290.0110.000090.0910.42

V = Q / S

Donde:


Q =Caudal en (m3/s)


h ( m. )V2 ( m / s )

00

0.0010.179

0.0020.253

0.0050.388

0.0110.091

Practica N 05: Medida de prdidas de carga para una curva de 90.1. Objetivo:Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por una curva de 90.2. Procedimiento 1: sistema presurizado.El procedimiento para la realizacin de esta prctica es el siguiente:1. Montar el equipo sobre el banco Hidrulico FME 00.2. Conectar el tubo de entrada del equipo a la boca de impulsin del banco hidrulico con el enchufe rpido e introducir conducto flexible de salida de aquel en el tanque volumtrico.3. Llene los tubos manomtricos siguiendo el procedimiento indicado en la practica 1.4. Una vez presurizado el sistema encienda, la bomba y vaya abriendo ligeramente la vlvula del banco Hidrulico VC, a la vez que va abriendo la vlvula de control del equipo VCC. 5. Esto ha de hacerse muy suavemente, para evitar que la medida se nos vaya de escala tanto superior como inferior.6. Una vez abierta completamente la vlvula del grupo o Banco Hidrulico, regule el caudal con la vlvula de control del equipo, VCC.7. Anote las lecturas indicadas en los tubos manomtricos asociados con la curva de 90.8. Determine el caudal de agua, anotando todos esos valores.9. Repita los paso a anteriores variando el caudal mediante la apertura de la vlvula de control del equipo.10. Complete la siguiente tabla de valores.

TABLA PARA CURVA DE 900




0.4640.4630.0010.000120.1799.11

0.4300.4250.0050.000140.2532.58

0.4650.4600.0050.000180.3883.96

0.4750.4670.0080.000090.0910.58

V = Q / S

Donde:


Q =Caudal en (m3/s)


h ( m. )V2 ( m / s )

00

0.0010.179

0.0050.253

0.0050.388

0.0080.091

Practica N 06: Medida de prdidas de carga para un ensanchamiento 25/40.1. Objetivo:Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por un ensanchamiento de 25/40 mm.2. Procedimiento 1: sistema presurizado.El procedimiento para la realizacin de esta prctica es el siguiente:1. Montar el equipo sobre el banco Hidrulico FME 00.2. Conectar el tubo de entrada del equipo a la boca de impulsin del banco hidrulico con el enchufe rpido e introducir conducto flexible de salida de aquel en el tanque volumtrico.3. Llene los tubos manomtricos siguiendo el procedimiento indicado en la practica 1.4. Una vez presurizado el sistema encienda, la bomba y vaya abriendo ligeramente la vlvula del banco Hidrulico VC, a la vez que va abriendo la vlvula de control del equipo VCC. 5. Esto ha de hacerse muy suavemente, para evitar que la medida se nos vaya de escala tanto superior como inferior.6. Una vez abierta completamente la vlvula del grupo o Banco Hidrulico, regule el caudal con la vlvula de control del equipo, VCC.7. Anote las lecturas indicadas en los tubos manomtricos asociados con un ensanchamiento de 25/40 mm. (H3 H4).8. Determine el caudal de agua, anotando todos esos valores.9. Repita los paso a anteriores variando el caudal mediante la apertura de la vlvula de control del equipo.10. Complete la siguiente tabla de valores.

TABLA PARA ENSANCHAMIENTO 25/40 mm

Diametro de entrada:25 mm=0.0250m



0.4630.4620.0010.000120.0603.07

0.4260.4250.0010.000140.0854.35

0.4600.4580.0020.000180.1313.34

0.4650.4620.0030.000090.0310.52

V = Q / S

Donde:


Q =Caudal en (m3/s)


h ( m. )V2 ( m / s )

00

0.0010.060

0.0010.085

0.0020.131

0.0030.031

Diametro de salida:40 mm=0.0400m



0.4630.4620.0010.000120.0090.47

0.4260.4250.0010.000140.0130.66

0.4600.4580.0020.000180.0200.51

0.4650.4620.0030.000090.0050.08

h ( m. )V2 ( m / s )

00

0.0010.009

0.0010.013

0.0020.020

0.0030.005

Practica N 07: Medida de prdidas de carga para un ensanchamiento 40/25.1. Objetivo:Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por un ensanchamiento de 40/25 mm.2. Procedimiento 1: sistema presurizado.El procedimiento para la realizacin de esta prctica es el siguiente:1. Montar el equipo sobre el banco Hidrulico FME 00.2. Conectar el tubo de entrada del equipo a la boca de impulsin del banco hidrulico con el enchufe rpido e introducir conducto flexible de salida de aquel en el tanque volumtrico.3. Llene los tubos manomtricos siguiendo el procedimiento indicado en la practica 1.4. Una vez presurizado el sistema encienda, la bomba y vaya abriendo ligeramente la vlvula del banco Hidrulico VC, a la vez que va abriendo la vlvula de control del equipo VCC. 5. Esto ha de hacerse muy suavemente, para evitar que la medida se nos vaya de escala tanto superior como inferior.6. Una vez abierta completamente la vlvula del grupo o Banco Hidrulico, regule el caudal con la vlvula de control del equipo, VCC.7. Anote las lecturas indicadas en los tubos manomtricos asociados con un ensanchamiento de 40/25 mm. (H5 H6)8. Determine el caudal de agua, anotando todos esos valores.9. Repita los paso a anteriores variando el caudal mediante la apertura de la vlvula de control del equipo.

TABLA PARA ESTRECHAMIENTO 40/25 mm

Diametro de entrada:40 mm=0.0400m



0.3160.2970.0190.000120.0090.02

0.3370.3030.0340.000140.0130.02

0.3760.3120.0640.000180.0200.02

0.4160.3090.1070.000090.0050.00

V = Q / S

Donde:


Q =Caudal en (m3/s)


h ( m. )V2 ( m / s )

00

0.0190.009

0.0340.013

0.0640.020

0.1070.005

Diametro de salida:25 mm=0.0250m



0.3160.2970.0190.000120.0600.16

0.3370.3030.0340.000140.0850.13

0.3760.3120.0640.000180.1310.10

0.4160.3090.1070.000090.0310.01

h ( m. )V2 ( m / s )

00

0.0190.060

0.0340.085

0.0640.131

0.1070.031

Practica N 08: Medida de prdidas de carga para un inglete.1. Objetivo:Esta prctica permite observar las prdidas de carga de una corriente que circula por un inglete.2. Procedimiento 1: sistema presurizado.El procedimiento para la realizacin de esta prctica es el siguiente:1. Montar el equipo sobre el banco Hidrulico FME 00.2. Conectar el tubo de entrada del equipo a la boca de impulsin del banco hidrulico con el enchufe rpido e introducir conducto flexible de salida de aquel en el tanque volumtrico.3. Llene los tubos manomtricos siguiendo el procedimiento indicado en la practica 1.4. Una vez presurizado el sistema encienda, la bomba y vaya abriendo ligeramente la vlvula del banco Hidrulico VC, a la vez que va abriendo la vlvula de control del equipo VCC. 5. Esto ha de hacerse muy suavemente, para evitar que la medida se nos vaya de escala tanto superior como inferior.6. Una vez abierta completamente la vlvula del grupo o Banco Hidrulico, regule el caudal con la vlvula de control del equipo, VCC.7. Anote las lecturas indicadas en los tubos manomtricos asociados con un inglete (H11 y H12).8. Determine el caudal de agua, anotando todos esos valores.9. Repita los paso a anteriores variando el caudal mediante la apertura de la vlvula de control del equipo.10. Complete la siguiente tabla de valores.

TABLA PARA RESULTADO DE INGLETE

Diametro del accesorio:0.0090m



0.4090.4020.0070.000123.58726.12

0.3750.3720.0030.000145.08686.41

0.3700.3570.0130.000187.79530.56

0.3430.3230.0200.000091.8274.66

V = Q / S

Donde:


Q =Caudal en (m3/s)


h ( m. )V2 ( m / s )

00

0.0073.587

0.0035.086

0.0137.795

0.0201.827

CONCLUSIONES: Aplicar las ecuaciones de Bernouilli y otras en la determinacin de prdidas de carga y coeficientes de friccin en tuberas de distintos dimetros y rugosidades, utilizando el equipo de friccin disponible en el laboratorio, la superficie de la tubera. Esto provoca que se rocen unas capas con otras (flujo laminado) o de partculas de fluidos entre s (flujo turbulento). Estas prdidas se realizan solo en tramos de tuberas horizontal y de dimetro constante. Normalmente, las prdidas de carga continuas son ms importantes que las singulares, pudiendo stas despreciarse cuando supongan menos del 5% de las totales Aunque la tubera se ensanche bruscamente, el flujo lo hace de forma gradual, de manera que se forman torbellinos entre la vena lquida y lapared de la tubera, que son la causa de las prdidas de cargalocalizadas.RECOMENDACIONES: Aunque de forma suficientemente aproximada en funcin de la relacin entre los dos dimetros se han tabulado los coeficientes para algunas de estas relaciones A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algn otro dispositivo, ocurren prdidas de energa debido a la friccin Determinar el factor de friccin para un flujo turbulento utilizando el diagrama de Moody. Calcular la magnitud de la prdida de energa para un flujo laminar o para uno turbulento en conductos y tubos redondos.

CONCLUSIONES: Aunque en la mayora de los casos las prdida de carga localizadas se calculan a partir de la ecuacin:

Obtenindose K empricamente. Analizando los resultados de las prdidas de energa de un fluido cuando circula a travs de una tubera presin constante se deben fundamentalmente a las variaciones de la energa, variaciones de la energa cintica y friccin o rozamiento. De igual manera es el comportamiento de las prdidas por unidad de longitud, respecto a la variacin del caudal. De la experiencia de laboratorio realizada se pudo conocer cules son los accesorios para tuberas que ocasionan mayores y menores diferencias piezomtricas. Se pudo establecer cules son los materiales que generan mayores prdidas por unidad, teniendo en cuenta que variamos la velocidad para hallar las perdidas y el caudal. Se hallaron las perdidas de friccin en accesorios y expresarlas en funcin de una prdida correspondiente a una longitud de tubera equivalente.

RECOMENDACIONES: Se recomienda tener un concepto claro sobre el tema cuando se empieza a ejecutar el experimento en el laboratorio. Se recomienda tomar los datos segn como presentan en el laboratorio y realizar los clculos correctamente para as poder obtener los resultados exactos y necesarios. Es necesario tener en conocimiento con que tipos de accesorios y/o materiales se est trabajando en el laboratorio, para no originar ningn error. Se recomienda manipular bien el equipo para si no tener problemas a futuro con los resultados del experimento. Es necesario observar el funcionamiento correcto de los equipos para no tener problemas al momento de la obtencin de datos.CONCLUSIONES: La ecuacin de Darcy se puede utilizar para calcular la prdida de energa en secciones largas y rectas de conductos redondos, tanto flujo laminar como turbulento. La diferencia entre los dos est en la evaluacin del factor f, que carece de dimensiones. Cuando se tiene un flujo laminar, el flujo parece desplazarse en forma de varias capas, una sobre la otra. Debido a la viscosidad del fluido, se crea una tensin de corte entre las capas del fluido. La prdida de energa debido a la friccin en un flujo laminar en conductos circulares se puede calcular a partir de la ecuacin Para un flujo turbulento de fluidos en conductos circulares resulta ms conveniente utilizar la ley de Darcy para calcular la prdida de energa debido a la friccin.

RECOMENDACIONES: Los valores experimentales de prdidas de energa generalmente se reportan en trminos de un coeficiente de resistencia Las pruebas han mostrado que el valor del coeficiente de prdida K depende tanto de la porcin de los tamaos de los dos conductos Como de la magnitud de la velocidad del fluido, ya sea para una dilatacin sbita o una contraccin sbita. Para calcular el valor del coeficiente de friccin en vlvulas o junturas se obtiene con la frmula Se recomienda tener conocimiento previos del equipo a utilizar.

1Laboratorio de Mecnica de Fluidos e Hidrulica

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