UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS CARRERA ACADÉMICO ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CIVIL
PRÁCTICAS DE LABORAT L ABORATORIO ORIO I CURSO: MECANICA DE FLUIDOS
TEMAS:
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BANCO HIDRÁULICO DE BASE
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EJERCICIOS PROPUESTOS
DOCENTE: ING. CÉSAR CONDORI TORRES PRESENTADO POR:
QUISCA OTAZU RODY
MAMANI MAMANI YRENE HILDA
PAUCAR TOLEDO RONALD
HUISA PACORI KINER
IRGOYEN ……………………
SEMESTRE: SEMESTRE: cuarto “A”
GRUPO: “B”
Puno, Mayo 2015
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Evaluar las pérdidas de carga en flujo a través del tubería de media pulgada y accesorios en función a las revoluciones por minuto del motor del Banco Hidráulico de base.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar la altura de agua alcanzada en los piezómetros del accesorio de la Banco hidráulico de base. Determinar la Altura que alcanza el agua en función a los RPM del motor en el accesorio del Banco Hidráulico de base. Dar lectura del caudal en los conductos del Banco Hidráulico de base por medio de la curva h/Q (altura/caudal). Conocer métodos prácticos para determinar las pérdidas localizadas. Determinar la variación de la pérdida de carga con el caudal.
CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS E INSTRUMENTOS BANCO HIDRÁULICO DE BASE
Características del Banco Hidráulico de Base (Cod. H89.8D)
La Bomba Caudal Máximo: 1.5 - 4.8m³/h. Altura de Impulsión: 9 – 13.3mH2O.
El motor Potencia hasta 2950 RPM. Alimentación monofásica 220-240V 50/60 Hz.
El banco Dimensiones: 1.0 x 0.73 x 1.10m (de altura). Peso: vacío 78 kg. Lectura del recipiente 460mm.
Capacidad del tanque principal 70 litros aprox.
Panel de control del Banco Hidráulico de Base (Cód. H89.8D) Interruptor general Interruptor del diferencial 10mA Testigo luminoso Porta fusible Perilla del potenciómetro para la regulación de la velocidad del motor Instrumento digital Porta fusible
Lectura de la bomba de Banco Hidráulico (Cód. H89.8D) Poner en función la bomba a la velocidad deseada (2950RPM). Regular la válvula situada en la parte derecha del banco. Si desea trabajar con bajos caudales, cerrar completamente la válvula de descarga colocada debajo del cilindro de medición y leer la curva “1”.
Si desea trabajar con caudales elevados, abrir la válvula previamente mencionada y leer la curva “2”.
Esperar que el nivel en el cilindro se estabilice. Leer la altura del nivel del agua sobre la escala graduada (en mm.) y verificar en la curva el caudal correspondiente.
Funciones especializadas de los Bancos Hidráulicos usando accesorios El banco Hidráulico con sus equipamientos auxiliares ha sido creado para permitir una amplia gama de experiencias en la mecánica de fluidos. Se pueden realizar muchos experimentos según los accesorios que las empresas fabricantes suministran conjuntamente con el Banco Hidráulico de Base: EXPERIENCIAS DE HIDRODINÁMICA Aparato de Bernoulli. Flujo a través de un tubo de Venturi. Pérdidas de carga en los tubos. EXPERIENCIAS
SOBRE
EL
TEOREMA
DE
BERNOULLI
IMPLICACIONES Estabilidad de un cuerpo flotante. Determinación de la altura metacéntrica – Centro de presión. MANÓMETROS Y PRESOSTATOS ESTUDIO DE LOS VÓRTICES MEDICIONES DE FLUJO ESTUDIO DE LAS OSCILACIONES EN MASA Y GOLPE DE ARIETE ESTUDIO DE LA CAVITACIÓN
Se puede realizar los siguientes ensayos:
Y
SUS
Determinación de la curva característica de una bomba centrífuga – realizable con el banco base. Estudio del flujo a través de orificios - realizable con el kit de hidrodinámica. Estudio del impacto de chorros - realizable con el kit de hidrodinámica. Estudio del fenómeno del ariete hidráulico - realizable con el kit de hidrodinámica. Estudio y demostración del teorema de Bernoulli – realizable con el kit de Bernoulli. Estudio del flujo a través de un tubo de Venturi - realizable con el kit de Bernoulli. Estudio de las pérdidas de carga en un tubo - realizable con el kit de Bernoulli. Estudio de las pérdidas de carga localizadas – realizable con el set de curvas, válvulas, conexiones. Estudio sobre la estabilidad de un cuerpo flotante – realizable con el kit de hidrostática. Determinación de la altura metacéntrica y del centro de presión - realizable con el kit de hidrostática. Calibración de un manómetro – realizable con el instrumento para calibrar manómetros. Estudio del flujo a través de vertedores – realizable con el tanque con vertedores. Estudio de los vórtices – realizable con el instrumento para el estudio de los vórtices. Estudio de las medidas de flujo – realizable con la unidad medidas de flujo. Estudio del golpe de ariete – realizable con la unidad estudio golpe de ariete. Estudio del fenómeno de la cavitación – realizable con la unidad estudio de la cavitación.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS PÉRDIDA DE CARGA EN UNA TUBERÍA Es la pérdida de energía dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc. La pérdida de carga que tiene lugar en una conducción representa la pérdida de energía de un flujo hidráulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento.
PÉRDIDA DE CARGAS LOCALES Los fluidos en movimiento o flujo interno forman parte básica para la producción de servicios dentro de las actividades industriales, residenciales y comerciales. La aplicación de la Ecuación de Bernoulli para fluidos reales, entre 2 secciones de un mismo tramo de tubería es:
p γ
+ z +
v 2g
=
p γ
+ z +
v 2g
+ hp … …. . (1)
Donde: hp = hfp + hfs … … … … . (2)
Donde: hfp = es la sumatoria de perdidas primarias o longitudinales. hfs = Perdidas secundarias o, locales por accesorios.
Al hablar de perdidas en tuberías, lleva a estudiar los flujos internos que sean completamente limitados por superficies sólidas con un grado de rugosidad según el material del cual están fabricadas. Este flujo es muy importante de analizar ya que permitirá diseñar las redes de tuberías y sus accesorios más óptimos.
Las pérdidas de energía que sufre una corriente cuando circula a través de un circuito hidráulico se deben fundamentalmente a:
Variaciones de energía potencial del fluido. Variaciones de energía cinética. Rozamiento o fricción.
Pérdidas Primarias: Llamadas perdidas longitudinales o pérdidas por fricción, son ocasionadas por la fricción del fluido sobre las paredes del ducto y se manifiestan con una caída de presión. Empíricamente se evalúa con la fórmula de DARCY - WEISBACH:
ℎ = ∗
Dónde:
L = longitud de la tubería.
∗ 2 ∗
D = Diámetro de la tubería. V = velocidad media del flujo. f
= factor de fricción de la tubería.
De donde el factor de fricción de la tubería depende del Número de Reynolds ( Re ) y de la rugosidad relativa ( ε / D ) . Para esto se hace uso del Diagrama de
Moody. Básicamente las Pérdidas primarias son directamente proporcionales a la longitud de la tubería.
Perdidas Secundarias: También conocidas como perdidas locales o puntuales, las cuales son originadas por una infinidad de accesorios que se ubican dentro de un sistema de tuberías, como por ejemplo :
Válvulas. Codos. Niples. Reducciones. Ensanchamientos. Uniones universales. Etc.
La expresión para evaluar las perdidas secundarias ( en metros de columna del fluido) es la siguiente :
ℎ = ∗
∗ ∗
Donde K es la constante para cada accesorio y depende del tipo de accesorio, material y diámetro. Luego la longitud equivalente será :
= ∗
La longitud equivalente se puede hallar en manuales y libros. En el equipo FME-05 de pérdidas de carga local estudia las pérdidas de energía cinética de un fluido que circula por una tubería. Estas se deben principalmente a variaciones bruscas de velocidad causadas por:
Cambios bruscos de sección. Perturbación del flujo normal de la corriente, debido a cambios de dirección provocadas por la existencia de un codo , curva , etc. Rozamiento o fricción.
Las pérdidas de carga que sufre un fluido al atravesar todos los elementos expresada en metros del fluido , puede calcularse con la siguiente expresión :
∆ℎ = ∗
2
Donde:
K = coeficiente de pérdidas de carga. V= velocidad del fluido. ∆h = diferencia de altura manométrica.
g= gravedad.
EJEMPLO DEL CÁLCULO PARA UN PUNTO EXPERIMENTAL Para determinar los caudales se observa en la tabla H89,8DSU
TABULACIÓN DE RESULTADOS RPM BOMBA
Alt. Recipiente H1(mm) (HC) (mm)
VALV. CERRADA
1145
250
VALV. ABIERTA
1145
12
157
H2(mm) 72
Q(l/min) 15.5
Q(l/s) 0.2083
GRÁFICOS PANEL DE TUBOS PIEZOMETRICOS
TUBO DE 10mm DE
TUBERIAS DE SILICONA
DIAMETRO
RECOMENDACIONES Tener acceso a todos los materiales necesarios para los determinados experimentos, sería algo favorable al aprendizaje si contáramos con manuales de uso de los diferentes equipos del laboratorio.
CONCLUSIONES A medida que se incrementa las revoluciones por minuto de la bomba, el caudal se incrementa, así como las alturas que alcanza en agua en los piezómetros.
Al concluir el presente informe se pudo determinar la relación que existe entre el caudal y la pérdida llegando a la conclusión de que a mayor caudal mayor será la perdida de carga
APORTES
Banco Hidráulico H89.8D.
Curvas h/Q del Banco hidráulico
Piezómetros y tubo de venturi del Banco Hidráulico.
Viendo resultados de caudal de acuerdo a la cantidad de fluido.
BIBLIOGRAFÍA
Guía de laboratorio de Mecánica de fluidos de la universidad de Oviedo.
Mecanica De Fluidos, Ing. Wilmer Zelada Zamora
Taller Mecánica De Fluidos E Hidráulica- Ing.Huatuco Gonzales, MarioPredidas Localizadas
