UNIVERSIDAD NACIONALPEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

CURSOMECNICA DE FLUIDOS II

PRCTICA DE LABORATORIO N03PRDIDAS DE CARGA LOCALES

NOMBRE DEL ESTUDIANTEJORDAN YOVERA PERALES

FECHA DE ENTREGA DE TRABAJO18 10 10INTRODUCCIN

El flujo de un lquido o un gas por una conduccin va inevitablemente acompaado de una paulatina cesin de energa mecnica, debido al trabajo opositor de las fuerzas viscosas. Dicha reduccin de energa mecnica suele expresarse en trminos de energa especfica, y ms concretamente como energa por unidad de peso del fluido circulante; tiene pues dimensiones de longitud. Su denominacin habitual es la de prdida de carga.

La determinacin de las prdidas de carga correspondientes a una determinada instalacin constituye un primer objetivo bsico de clculo, pues de ellas depender la energa que se deba proporcionar al fluido con una mquina apropiada (una bomba o un ventilador por ejemplo), y tambin el caudal que realmente vaya a circular por esa instalacin.

En la mayor parte de los sistemas de flujo, la prdida de energa primaria se debe a la friccin del conducto. Los dems tipos de prdida generalmente son pequeas en comparacin, y por consiguiente se hace referencia de ellas como prdidas menores.

En el presente informe se estudiarn las prdidas de carga menores, denominadas prdidas locales.

Mecnica de Fluidos IIPrdidas de carga locales

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo generalRealizar un estudio experimental de prdidas de carga locales de tal forma de obtener las relaciones entre los caracteres de una corriente que circula por un sistema hidrulico, y compararlas con las obtenidas en forma analtica por medio de relaciones empricas de la literatura existente.

1.2 Objetivos especficos Evaluar las prdidas locales en un flujo en un cambio de seccin, de direccin, presencia de vlvulas. Realizar la comparacin entre los coeficientes de resistencia obtenidos para diferentes caudales en un mismo tipo de prdida local. Para los diferentes regmenes de flujo investigar la relacin existente entre: Diferencia de medidas en los manmetros y la velocidad del flujo. Diferencia de medidas en los manmetros y la velocidad del flujo elevada al cuadrado.

2. FUNDAMENTO TERICO

Las prdidas locales ocurren cuando hay cambio en la seccin cruzada de la trayectoria de flujo o en la direccin de flujo, o cuando la trayectoria de flujo se encuentra obstruida, como sucede con una vlvula. La energa se pierde bajo estas condiciones debido a fenmenos fsicos bastante complejos. La prediccin terica de la magnitud de estas prdidas tambin es compleja, y por tanto, normalmente se usan los datos experimentales.

Las prdidas de energa son proporcionales a la cabeza del fluido al fluir ste alrededor de un codo, a travs de una dilatacin o contraccin de la seccin de flujo, o a travs de una vlvula. Los valores experimentales de prdidas de energa generalmente se reportan en trminos de un coeficiente de resistencia, , de la siguiente forma:

En la ecuacin anterior, es la prdida de carga local, , es el coeficiente de resistencia y es la velocidad de flujo promedio en el conducto en la vecindad donde se presenta la prdida de carga. En algunos casos puede haber ms de una velocidad de flujo, como en las dilataciones o en la contracciones.

3. METODOLOGA

3.1 Visualizacin de la prdida de carga

La primera parte de la prctica consiste en la visualizacin de las lecturas de escala en los manmetros, con el fin de hallar la prdida de carga local del fluido a su paso por el conducto de prueba del dispositivo experimental FME 05. El fluido a utilizar ser agua.

Es necesario establecer una velocidad de circulacin del fluido en el experimento, o lo que es lo mismo establecer un caudal de fluido circulante. Se dispone de una vlvula cuya mayor o menor apertura permite controlar el caudal de agua circulante por la instalacin. Debe comenzarse con un caudal lo ms bajo posible y se va aumentando el caudal poco a poco, hasta abrir completamente la vlvula. Para cada uno de los caudales se toman las lecturas de escala en los manmetros, la diferencia de las lecturas definir la prdida de carga para cada caudal.

Fig. 3.1. Equipo FME 05: Prdidas de cargas locales.

3.2 Determinacin del coeficiente de resistencia

Para cada caudal de agua circulante por la instalacin deber determinarse la velocidad del agua en el conducto, teniendo en cuenta que el dimetro del conducto principal es de 22 mm, y del tramo a utilizarse para hallar las prdidas de carga en la vlvula es 26 mm. A continuacin, usando los valores de las lecturas de escala en los manmetros, se obtendr el coeficiente de resistencia para cada caso.

3.3 Procedimiento experimental

a. Situar el equipo sobre las guas del canal del Banco Hidrulico.b. Conectar el tubo de entrada del aparato a la impulsin del Banco, y empalmar un conducto flexible a la salida de aqul, para que pueda desaguar en el tanque volumtrico.c. Abrir completamente la vlvula de control de salida del aparato y la vlvula de compuerta.d. Poner en marcha la bomba y abrir la vlvula de control de la alimentacin del Banco para permitir que el agua circule por el interior del aparato evacuando todas las bolsas o burbujas de aire que existan.e. A continuacin, y una vez comprobado que el aire ha sido desalojado, cerrar la vlvula de control de salida y desconectar, con cuidado, la vlvula antirretorno hasta conseguir que los finos conductos de tomas de presin y los tubos manomtricos del panel estn llenos de agua.f. Durante el ensayo se pueden ajustar a voluntad los niveles de los tubos manomtricos, presurizando lentamente aire con ayuda de la bomba manual si se desea bajarlos o liberando aire, a travs de la vlvula antirretorno, si se quiere subirlos.g. Abrir ligeramente la vlvula de control de salida. Tomar las lecturas indicadas en los tubos manomtricos y determinar el caudal del agua, anotando todos esos valores.h. De forma escalonada, en etapas sucesivas, ajustar la vlvula de control de salida en distintos grados de apertura e ir anotando, como se ha indicado en el punto anterior, todas las lecturas correspondientes. Cuando se haya alcanzado la mxima apertura de la vlvula, repetir el proceso anterior actuando la vlvula en sentido contrario hasta que sta quede totalmente cerrada.i. Una vez llegado a este punto se proceder a la segunda parte del ensayo con el fin de determinar el valor de K para la vlvula de compuerta.j. Utilizando la pinza, estrangular los conductos de las tomas de presin que corresponden al codo en forma de inglete.k. Abrir al mximo posible la vlvula de control de salida y abrir totalmente la vlvula de compuerta. En etapas sucesivas, y escalonadamente, proceder al cierre de dicha vlvula anotando las lecturas manomtricas y determinando el caudal correspondiente a cada etapa. Una vez efectuadas varias mediciones, repetir el proceso actuando sobre la vlvula de compuerta en sentido contrario hasta que, en varias etapas, se encuentre de nuevo totalmente abierta.

4. RESULTADOS EXPERIMENTALESCAUDAL (m^3/s)

6.89626E-050.000132510.000192750.000284380.00017691

ENSANCHAMIENTOh1 (mm.c.a)201300328380376

h2 (mm.c.a)202304334392381

CONTRACCINh1 (mm.c.a)202302334390380

h2 (mm.c.a)201298322362369

CODO LARGOh1 (mm.c.a)202302329382378

h2 (mm.c.a)202300322364372

CODO MEDIOh1 (mm.c.a)201298319360370

h2 (mm.c.a)201296316354368

CODO CORTOh1 (mm.c.a)200294310340362

h2 (mm.c.a)198288295312352

INGLETEh1 (mm.c.a)18323648578263

h2 (mm.c.a)18022646634248

ENSANCHAMIENTO

h (m)0.0010.0040.0060.0120.005

v (m/s)0.181528260.348806410.50737990.748552250.4656667

(v^2)/2g (m)0.001679540.006201120.013121020.028559150.01105227

K0.595402320.645045090.457281610.420180610.45239588

K promedio0.5140611

CONTRACCIN

h (m)0.0010.0040.0120.0280.011

v (m/s)0.129970950.249739080.363274830.535949870.33340893

(v^2)/2g (m)0.000860980.003178880.006726230.014640280.00566572

K1.161465811.258305161.784060761.912531941.94149924

K promedio1.61157258

CODO LARGO

h (m)00.0020.0070.0180.006

v (m/s)0.181528260.348806410.50737990.748552250.4656667

(v^2)/2g (m)0.001679540.006201120.013121020.028559150.01105227

K00.322522540.533495220.630270920.54287506

K promedio0.40583275

CODO MEDIO

h (m)00.0020.0030.0060.002

v (m/s)0.181528260.348806410.50737990.748552250.4656667

(v^2)/2g (m)0.001679540.006201120.013121020.028559150.01105227

K00.322522540.228640810.210090310.18095835

K promedio0.1884424

CODO CORTO

h (m)0.0020.0060.0150.0280.01

v (m/s)0.181528260.348806410.50737990.748552250.4656667

(v^2)/2g (m)0.001679540.006201120.013121020.028559150.01105227

K1.190804650.967567631.143204040.980421430.90479176

K promedio1.0373579

INGLETE

h (m)0.0030.010.0190.0440.015

v (m/s)0.181528260.348806410.50737990.748552250.4656667

(v^2)/2g (m)0.001679540.006201120.013121020.028559150.01105227

K1.786206971.612612721.448058441.540662241.35718764

K promedio1.5489456

5. CONCLUSIONES

De los resultados obtenidos se puede afirmar que las prdidas locales son directamente proporcional a las velocidades del flujo, por lo que a mayor velocidad, mayor ser la prdida local.

Los valores del coeficiente de resistencia K obtenidos con diferentes caudales para un mismo elemento de prdida local, son todos diferentes, pero con una variacin bastante pequea.

Los objetivos fueron satisfechos, pues no solo se obtuvieron resultados adecuados, sino que se comprendi adecuadamente la relacin de la velocidad con la prdida local.

Finalmente, cabe resaltar que la variacin en los resultados prcticos y los valores tericos correspondientes, son debido a los errores experimentales presentes en todo ensayo del laboratorio.

BIBLIOGRAFA Y LINKOGRAFA

Universidad Tecnolgica Metropolitana. Facultad de Ingeniera. Departamento de Mecnica. Guas de Laboratorio, Mecnica de Fluidos. Santiago, Marzo 2008.

Universidad de Oviedo. Departamento de Energa. rea de Mecnica de Fluidos. Prcticas de Mecnica de Fluidos. Espaa, 2005.

Robert L. Mott. Mecanica de Fluidos. Sexta edicin. Mxico, 2006.

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EDIBON. Laboratorio Integrado de Mecnica de Fluidos Bsica. Edibon International.

Ingeniera Civil