Kit para Experiencias sobre el Teorema Bernoulli y sus implicaciones (Cód.939411) y Set de Curvas, Válvulas y Conexiones (Cód.939423)- Manual Operativo

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H89.8D – Banco Hidráulico de Base Kit para Experiencias sobre el Teorema Bernoulli y sus implicaciones (Cód.939411) (Cód.939411) y

Set de Curvas, Válvulas y Conexiones (Cód.939423)

Manual Operativo y Ejercicios Didácticos

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H89.8D – Banco Hidráulico de Base Kit para Experiencias sobre el Teorema Bernoulli y sus implicaciones (Cód.939411) (Cód.939411) y

Set de Curvas, Válvulas y Conexiones (Cód.939423) Manual Operativo y Ejercicios Didácticos El presente manual describe las características técnicas y las modalidades operativas del sistema didacta H89.8D - Kit para Experiencias sobre el Teorema Bernoulli y sus implicaciones (Cód. 939411) y Set de Curvas, Válvulas y Conexiones (Cód.939423), permitiendo al docente o al estudiante conocer perfectamente el grupo y sus posibilidades aplicativas. Además, se ilustran algunos interesantes ejercicios didácticos listos para su inmediata ejecución en laboratorio.

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Las informaciones contenidas en este manual han sido verificadas y documentadas con la máxima atención. En cualquier caso, ninguna responsabilidad que derive de su utilización se podrá imputar a los autores, o a Didacta Italia o a cualquier otra persona o sociedad implicada en la realización de este texto. Las informaciones contenidas en el presente manual pueden ser modificadas, en cualquier momento, y sin previo aviso, por exigencias técnicas o didácticas. Copyright (c) Didacta Italia 2006 Queda prohibida la reproducción, incluso parcial o para uso interno, de cualquier















índice

Índice

1. Generalidades .......................... ........................................ ............................ ............................ ................... ..... 1 2. Composición y Descripción ........................... ......................................... ........................ .......... 5 2.1 Composición ............................................................................................. 5 2.1.1 Aparato de Bernoulli, Cód. 939408 ............................................................................ ............................................................................5 2.1.2 Flujo a través de un tubo de Venturi, Cód. 939405 ..................................................6 2.1.3 Pérdidas de carga en los tubos, Cód. 939406 ..........................................................7 2.1.4 Set de curvas, válvulas y conexiones, Cód. 939423 ................................................ 8

2.2 Descripción ................................................................................................ 9 2.2.1 Aparato para el Teorema de Bernoulli ......................................................................9 2.2.2 Grupo para el estudio del efecto Venturi .................................................................9 2.2.3 Unidad para el estudio de las pérdidas de carga en los tubos...........................10 2.2.4 Set de curvas, válvulas y conexiones ...................................................................... ......................................................................10

3. Instrucciones para la Puesta en Marcha Marcha ............................ ............................ 13 3.1 Puesta en marcha .................................................................................. 13 3.1.1 Teorema de Bernoulli ................................................................................................. .................................................................................................13 3.1.2 Tubo de Venturi .......................................................................................................... ..........................................................................................................16 3.1.3 Pérdidas de carga — set de curvas, válvulas y conexiones ..................................17

3.2 Puesta en reposo (banco base y kits opcionales) ............................. 19 19 3.2.1 Breves períodos (hasta 60 días) ...................................................................... ................................................................................ ..........19 3.2.2 Largos períodos (más de 60 días) ............................................................................ ............................................................................19

3.3 Mantenimiento (banco base y kits opcionales) opcionales) ................................. 20 20

4. Ejercicios ........................... ........................................ ........................... ........................... .......................... ............. 21 4.1 Estudio del Teorema Teorema de Bernoulli .......................................................... 21 4.1.1 Finalidades ........................................................................................ .................................................................................................................. .......................... 21 4.1.2 Modalidades Modalidades operativas ........................................................................................... ........................................................................................... 21















índice 4.2.2 Interpretación de los resultados resultados ....................................................................... .............................................................................. ....... 29

4.3 Estudio del flujo a través de un tubo de Venturi — El Venturi como medidor de caudal ................................................................................. 30 4.3.1 Finalidades............................................................... .................................................................................................................. ................................................... 30 4.3.2 Modalidades Modalidades operativas .................................................................................. .......................................................................................... ........ 30 4.3.3 Interpretación de los resultados resultados ....................................................................... .............................................................................. ....... 31

4.4 El Venturi como como bomba.......................................................................... 35 4.4.1 Finalidades............................................................... .................................................................................................................. ................................................... 35 4.4.2 Modalidades Modalidades operativas ................................................................................... .......................................................................................... ....... 35

4.5 Estudio de las pérdidas por rozamiento rozamiento en un tubo tubo - Pérdidas de carga en un conducto de sección constante- conducto con brusca variación de sección ................................................................. 37 4.5.1 Finalidades............................................................... .................................................................................................................. ................................................... 37 4.5.2 Modalidades Modalidades operativas ................................................................................... .......................................................................................... ....... 37 4.5.3 Interpretación de los resultados resultados ....................................................................... .............................................................................. ....... 38

4.6 Estudio de las pérdidas de de carga localizadas .................................... 42 4.6.1 Finalidades............................................................... .................................................................................................................. ................................................... 42 4.6.2 Modalidades Modalidades operativas ................................................................................... .......................................................................................... ....... 42 4.6.3 Interpretación de los resultados resultados ....................................................................... .............................................................................. ....... 45

5. APÉNDICE 1 — Nociones para la Seguridad ........................ ........................49 6. APÉNDICE 2 — Sistema Internacional ............................ ................................... .......51 6.1 Factores de Conversióne desde el Sistema Internacional al Sistema Técnico Inglés y Viceversa ....................................................... 52

















Capítulo 1.

1.

Generalidades

El Kit para experiencias sobre el teorema de Bernoulli permite también el estudio de muchos fenómenos hidráulicos, ligados al mismo, como el efecto Venturi y las pérdidas de carga, localizadas y distribuidas en los tubos. Durante la experiencia con el canal de Bernoulli es posible, además, visualizar el fenómeno del movimiento laminar y turbulento. El kit está realizado en plexiglás transparente. En dotación, se suministra un grupo de tubos piezométricos.

















Generalidades

Fig. 1.2 – Vista Global Tubo de de Venturi (cód. 939405) montado sobre Banco Hidráulico Hidráulico de Base (cód. 939400)

















Capítulo 1.

Fig. 1.3 – Vista Global Pérdidas de Carga Carga en los Tubos (cód. (cód. 939406) montado sobre Banco Hidráulico de Base (cód. 939400) 939400)

















Generalidades

Fig. 1.4 – Vista Global Set de Curvas, Curvas, Válvulas y Conexiones Conexiones (cód. 939423) montado sobre Banco Hidráulico de Base (cód. (cód. 939400)

















Capítulo 2.

2.

Composi ción y Descripc ión

2.1

Composición

2.1.1 2.1.1 Aparato Apar ato de Bernoul Bern oul li, li , Cód. 939408 939408 Está constituido por un sistema de dos cámaras unidas con un tubo transparente de sección convergente-divergente, en el cual se establece un flujo de agua que se puede controlar en caudal. Sobre una serie de tubos piezométricos se leen las presiones estáticas. El desarrollo longitudinal de dichas presiones, antes y después de la sección mínima, se puede registrar en una tabla y diagramar controlando entre sí las curvas con flujos diversos. 7

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Composición y Descripción

5. Tubo perforado (anti- turbulencia) turbulencia) 6. Manómetro control presurización presurización 7. Colector de presurización 8. Tanque posterior 9. Válvula de regulación del flujo 10. Tanque de la tinta (experiencia (experiencia de Osborne-Reynold) Osborne-Reynold) para alimentación aguja

2.1.2 2.1.2 Fluj o a tr avés de un tubo tu bo de Ventu Venturi ri,, Cód. 9394 939405 05 Realizado con un tubo cilíndrico convergente-divergente provisto de conexión a los diámetros externos con los tubos piezométricos mediante tubitos flexibles. Los tubos piezométricos pueden ser presurizados para incrementar el rango de caudales, es decir el campo de valores del número de Reynolds sobre el cual realizar los ensayos. El equipo permite el estudio de un tubo de Venturi con la verificación del grado de recuperación de la presión al final de la sección divergente. El cálculo de la relación entre Q y H (caudal en función de la pérdida de carga) y de la constante característica del venturímetro constituyen el objetivo fundamental de la ejercitación.



















Capítulo 2.

2. Tomas de presión estática 3. Tubos piezométricos 4. Sección convergente 5. Sección divergente

2.1.3 2.1.3 Pérdid as de carga en los lo s tubo s, Cód. Cód. 93940 939406 6 La dotación del kit comprende algunos tubos de diverso perfil y diversa sección y por tanto se puede estudiar el desarrollo de las pérdidas de carga en los tubos de diversa sección y de bruscas variaciones de sección (ensanchamiento, restricción).

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2.1.4 2.1.4 Set de curv as, válvulas válv ulas y conexi ones, Cód. 939423 939423 Permite determinar las pérdidas de carga en curvas de diverso perfil, válvulas con diversas características de flujo y conexiones. Las pérdidas son visualizadas en los tubos piezométricos suministrados con el kit cód. 939411.

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6 13



















Capítulo 2.

2.2

Descripción

2.2. 2.2.1 1 Aparato para el Teorema Teorema de Bernou Bernou lli El grupo para el estudio del teorema de Bernoulli, consiste esencialmente en un pasaje convergente – divergente, provisto de 11 tubos piezométricos. En las dos extremidades del canal están colocados dos tanques de plástico transparente. Cada uno de ellos está equipado con escala vertical que da la medida del nivel del pelo libre l ibre respecto re specto al a l eje e je del canal. El tanque ta nque de entrata está conectado a la bomba con un tubo flexible. El agua llega a su interior a través de un tubo perforado cuyo objetivo es el de reducir la turbulencia y asegurar un nivel líquido constante. El grupo base está construido totalmente en material anticorrosión (PVC y aluminio) y posee en un panel vertical once tubos piezométricos y un manómetro con fondo escala, 1.6 bar para el control instantáneo del valor de la presurización. A la entrada y a la salida del módulo, están previstas las conexiones respectivamente al tubo de alimentación y a la válvula de descarga. La válvula de descarga puede permitir un óptimo grado de regulación del flujo. En los puntos en que existe la variación de sección está previsto un orificio que constituye la toma de presión de los piezómetros.




















2.2. 2.2.3 3 Unidad para el estu estu dio de las pérdi pérdi das de carga en en los tu bos El grupo se compone de tres tramos de tuberías de diverso diámetro y construcción: 

Uno con perfil constante de Ø i 14 mm



Uno con perfil constante de Ø i 10 mm



Uno con un brusco ensanchamiento, o restricción de la sección situado en la mediana de la tubería con Øi 14 y 10 mm.

Dichos tubos están montados por medio de racores a la alimentación y a la descarga y por medio de abrazaderas con paneles para la fijación al grupo base. Los tubos de ensayo están adaptados con una toma de presión en cada extremidad; el tubo de sección variable es suministrado con otras dos tomas de presión en correspondencia del cambio de diámetro. Para la medición de las pérdidas de carga, se utiliza la unidad piezométrica ya descrita anteriormente.

2.2. 2.2.4 4 Set Set de curv as, válvulas y conexiones El grupo está compuesto por una serie de tomas de presión situadas antes y después de cada fuente de pérdida de carga localizada ( válvulas y curvas ) para poder evaluar la entidad de la misma. La alimentación y la descarga del agua se efectúan por medio de racores, como explicado en los puntos anteriores.





















Capítulo 2.










































Capítulo 3.

3.

Instr uccio ucc iones nes para la Puesta en Marc Marcha ha

3.1

Puesta en marcha marc ha

3.1.1 3.1.1 Teorema de Bernoul Bern oul li Montar el grupo para el estudio del teorema de Bernoulli encima del plano de trabajo y proceder de la siguiente forma: 

Montar el cilindro de alimentación provisto de tanque para el colorante en la parte izquierda de la base perforada e bloquearlo mediante los apropiados tornillos.





















Instrucciones para la Puesta en Marcha 

Montar el canal de Bernoulli con las tomas de presión dirigidas hacia abajo montando también las juntas para asegurar adecuada estanqueidad, como representado en la figura.





















Capítulo 3.

Fig. 3.5 – Montaje del tubo de descarga con válvula de regulación 

Conectar la impulsión de la bomba sobre el Banco Hidráulico de Base con la entrada del grupo (situado en la base del cilindro de alimentación), abrir























Instrucciones para la Puesta en Marcha























Capítulo 3.























Instrucciones para la Puesta en Marcha 



Insertar el tubo de alimentación del agua. Conectar las tuberías de silicona a las respectivas tomas de presión.























Capítulo 3.

3.2 3.2

Puesta Puesta en reposo (banco (banco base base y kits opci onales)

3.2.1 3.2.1 Breves Br eves períod os (hasta 60 días) Ejecutar las siguientes operaciones: 

Regular la velocidad de la bomba de alimentación de a bordo del Banco Hidráulico de Base a cero y apagar el interruptor general extraer la clavija de alimentación;























Instrucciones para la Puesta en Marcha

3.3 3.3

Mantenimi Mantenimi ento (banco (banco base y kit s opc ionales)

No utilizar agentes químicos como solventes, ácidos o detergentes abrasivos para limpiar la unidad. Los componentes directamente en contacto con el agua están construidos en material anticorrosivo, pero con todo es aconsejable añadir agentes en condición de contrastar los efectos negativos debidos a eventuales características químico-físicas del agua. Es oportuno controlar y, si necesario, sustituir, los componentes deteriorables de

























Capítulo 4.

























NOTA

Ejercicios

























Capítulo 4.

























Ejercicios

La ecuación anterior puede ser reescrita:

























Capítulo 4.

















































































































































































































































































































































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