Practica 1 Perdida de Carga en Tuberias

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA

PERDIDA DE CARGA EN TUBERIAS 1.

GENERALIDADES:

Las pérdidas de carga a lo largo de conducto de cualquier sección pueden ser locales ó de fricción, su evaluación es importante para el manejo de la línea de energía cuya gradiente permite reconocer el flujo del fluido en sus regímenes: laminar, transicional o turbulento, dependiendo de su viscosidad. Cuando el fluido es más viscoso habrá mayor resistencia al desplazamiento y por ende mayor fricción con las paredes del conducto, originándose mayores pérdidas de carga; mientras que, si la rugosidad de las paredes es mayor o menor habrán mayores o menores perdidas de carga. Esta correspondencia de viscosidad-rugosidad ha sido observada por muchos investigadores, dando lugar a la correspondencia entre los números de Reynolds (Re = Re(, , D, )), los parámetros de los valores de rugosidad "k" y los coeficientes de rugosidad "f" que determinan la calidad de tubería. El gráfico de Moody sintetiza las diversas investigaciones realizadas acerca de la evaluación de los valores "f" en los distintos regímenes de flujo. 2.

PROPOSITOS DEL EXPERIMENTO




Una batería de piezómetros conectados al tablero de medición con conductos flexibles (mangeras transparentes)

Los conductos y los accesorios deben ser instalados a presión en la posición adecuada para obtener la línea piezométrica correcta, y las correspondientes pérdidas de carga. Para realizar el experimento conviene elegir el número de tuberías para el ensayo, señalizar los piezómetros en el tablero y la tubería, medir la temperatura del agua y las distancias entre los piezómetros de trabajo. 4.

PROCEDIMIENTO

1. Hacer circular agua a través de las tuberías elegidas para el experimento, en conjunto ó independientemente. Para verificar el buen funcionamiento de los medidores de presión se debe aplicar una carga estática al equipo, cuando no exista flujo los piezómetros deberán marcar la misma carga. 2. Medir el caudal en cada tubería con el vertedero triángular calibrado. 3. Señalizar los tramos de tuberías en estudio entre 2 piezómetros, medir la longitud del tramo. En este caso se utilizaran 3 tramos de medición, dos para definir las pérdidas de fricción y una para las pérdidas de carga local. Hacer las mediciones de nivel en los piezómetros.


Como la tubería tiene un diámetro constante en todo los tramos un caudal constante; y están instalados horizontalmente, se tienen que las velocidades V 1 = V2 = V3 = V4 y las cotas Z1 = Z2, = Z3 = Z4 , entonces: P1





P4



 hf 12  hf 34  hL

................. (2)

Pero: E1

 P P   E2  hf   hf    1  2      1 2

1 2

…............. (3)

(diferencia de niveles en los piezómetros 1 y 2). E3

 P P   E4  hf   hf    3  4      3 4

3 4

…............. (4)

(diferencia de niveles en los piezómetros 3 y 4). Reemplazando las ecuaciones (3) y (4) en la ecuación (2) se tiene que: hL

 P P      (Pérdida de carga local producido en el tramo 2-3) 2

3


En lo respecta al régimen de flujo laminar, “f” es simplemente una función del número

de Reynolds. Es decir : f

 f (Re) 

f



64 Re

II. Régimen Turbulento: a) Si bien es cierto que en el flujo turbulento, “f” es, en el caso más general, función tanto del número de Reynolds como de la rugosidad relativa, también lo es que puede ser función de sólo una de ellas. Es necesario distinguir si el conducto se comporta hidráulicamente liso, rugoso o en transición. a.1)

En conductos lisos, para Re  105 f

a.2)



0.316 Re1/ 4

(Fórmula de Blasius)

En conductos lisos, para Re  3 x 105 1

 2 log Re

f

  0 8  0 869 lnRe

f

 0 8


fricción "f". Debe notar que ahora que en el experimento podemos hallar fácilmente diversos valores de f y números de Reynolds, ingresar al gráfico y plotear el resultado en ésta definiendo una zona de soluciones, esto es un intervalo de valores (k/D), del cual obtenemos la rugosidad relativa. Y por lo tanto un intervalo de valores k con el cual podemos definir la calidad de tubería. 6.

GRAFICA DEL AREA DE SOLUCIONES


7.

CUESTIONARIO

a) De los datos obtenidos del laboratorio determinar, para cada juego de datos: a.1 El número de Reynolds, Re. a.2 La pérdida de carga por fricción, h f a.3 El coeficiente de fricción, f b) En el gráfico de Moody plotear "Re" vs "f", distinguiendo los datos tomados en cada tubería. Realizar un análisis comparando con los valores de altura de rugosidad obtenida. c) Velocidad máxima en el eje, Esfuerzo de corte sobre las paredes, Velocidad de corte. d) La altura de rugosidad k y espesor de la capa limite d, así como el comportamiento hidráulico (liso o rugoso). e) Conclusiones y recomendaciones. 8.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Esencialmente todo lo relativo a tablas y gráficas elaboradas contra todo aquello que debiera ser.


HOJA DE DATOS

Alumno: Apellidos y Nombres: ........................................................................................................................................................................ Código: ................................ DATOS:

Diámetro tubería: .................. ................. ......... cm. Lecturas en:

Mamómetros Diferenciales:

Caudal 1:

Caudal 2:

0.5 cm. 1 cm.

Temp. aire: ................ ..........°C

2 cm.

Dens. Aire: ............... ............

3 cm.

Raire: .................. ................

4 cm. 5 cm.

Temp. Liq. Man: .................. .°C

5 cm.

Dens. Liq. Man: ................ ....

6 cm.

Liq. Man: ................... .........

7 cm. 8 cm.

Distancia entre

9 cm.

A y B: ................ .......... m.

9.5 cm. Piezómetro A Piezómetro B

Document1

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Caudal 3:

Practica 1 Perdida de Carga en Tuberias

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