LABORATORIO N°3 PERDIDAS DEBIDAS A LA CONTRACCIÓN Y A LA EXPANSIÓN EXPANSIÓN
OBJETIVOS • •
Reconocer las perdidas por contracción y expansión en flujo uniforme Identificar las posibles causas de las perdidas en contracción y expansión
MATERIALES Y MÉTODOS • • •
Banco Hidráulico HD Tubería de Contracción Tubería de expansión
FUNDAMENTO TEÓRICO PÉRDIDAS POR CONTRACCIÓN SÚBITA Cuando el corte transversal de la tubería se reduce bruscamente la corriente no puede fluir en forma normal en las es!uinas de la contracción y los remolinos causados provocan p"rdidas por fricción fr icción adicionales#
Figura nº 01: Contracción Contracción súbita.
PÉRDIDAS POR DILATACIÓN GRADUAL $l fluir un fluido de un conducto menor a uno mayor a trav"s de una dilatación s%bita su velocidad disminuye abruptamente ocasionando una turbulencia !ue &enera una p"rdida de ener&ía# 'a cantidad de turbulencia y por consi&uiente la cantidad de p"rdida de ener&ía depende del cociente de los tama(os de los dos conductos# )*ott +,,-. Figura nº 02: Dilatación Dilatación gradual
PROCEDIMIENTO +# /or medio del del banco 0idráuli 0idráulico co conectar conectar un tubo contracc contracción ión reali1ar reali1ar el encendido de la bomba y calibrar la bomba a +222 rpm reali1ar toma de datos de las columnas de a&ua en los dos capilares# 'ue&o calibrar la bomba a 3222 rpm para tomar datos 3# Determinar Determinar el caudal caudal utili1and utili1ando o la curva de caracterí característica stica de la bomba bomba del banco 4# Calcul Calcular ar las las perdid perdidas as menor menores es 0x 5# Repetir Repetir el procedim procedimiento iento para el tubo tubo de expans expansión ión
CONTRACCIÓN Tabla de datos +
Caudal L!"#$% 12
Tu&'()a
Al*u(a +#',-"'*(. /%""%
D#0"'*(. ""%
6ección a
4+7
+2
6ección b
+47
+43
1 min 0,001 m L Q=5,44 . . min 3600 seg 1 L
π ( 0,01 m )
3
3
m =1,511 x 10 E 6 seg
2
Aa
=
7,853 x 10 E 5 m
=
4
2
Q m va = =0,019 A Seg
A b
=
π ( 0,0132 m )
2
4
=
1,3684 x 10 E 5 m
2
Q m vb = =0,011 A Seg
pa=
h =0,032 Kpa γ
p b=
h =0,0137 Kp a γ 2
hf =
va
2
vb 2g −
+
pa− pb =1,877 x 10 E 3 m γ
hf hx =
K =
( hx ) 2 g va
=
1,938
EXPANSIÓN
Tabla de datos 3
Caudal L!"#$% 425
Tu&'()a
Al*u(a +#',-"'*(. /%""%
D#0"'*(. ""%
6ección a
43-
+2
6ección b
+72
+43
3
1 min 0,001 m L Q=7,2 . . min 3600 seg 1 L
Aa =7,853 x 10 E 5 m
2
Q m va = =0,024 A Seg Ab =1,3684 x 10 E 5 m
2
Q m vb = =0,014 A Seg
pa
h 0,0332 Kpa γ
pb
h 0,01 0,01 53 Kpa γ
=
=
=
=
2
hf =
va
2
vb 2g −
+
pa− pb =1,857 x 10 E 3 m γ
h x Contrac Contraccio cion n = hx Expansi Expansion on
K
=
( hx ) 2 g va
=
1,506
3
m =1,944 x 10 E 6 seg
PREGUNTAS +# 89u" 89u" es la vena vena contra contracta cta:: 3# 89u" 89u" es es cavi cavita taci ción ón:: 4# 8;n cuál cuál de los dos casos casos reali1ado reali1adoss en la práctica práctica se present presentaa la mayor p"rdida de presión: 5# ;xiste diferencia diferencia en el coeficiente coeficiente de resistencia < experimental vs vs Teórico: Teórico:
DESARROLLO +# =ena contracta es el punto en una corriente de fluido en el !ue el diámetro diámetro de la corriente es mínimo y la velocidad del fluido está al máximo como en el caso de una corriente de emisión fuera del orificio# ;s un lu&ar donde el área de sección transversal es mínimo# 'a contracción máxima tiene lu&ar a una sección li&eramente abajo del orificio donde el c0orro es más o menos 0ori1ontal# (Falkovich, (Falkovi ch, 2011)
!na contracta !n un so"ort! d! "u!nt! !str!cho d! hor#igón 'a ra1ón ra1ón de este este fenó fenóme meno no es !ue !ue corri corrien ente tess de flui fluido doss no pued pueden en camb cambia iar r bruscamente de dirección# ;n el caso tanto del c0orro libre y el cambio repentino r epentino
del diámetro en la tubería las líneas de corriente son incapaces de se&uir de cerca el án&ulo a&udo en la pared del tubo > depósito# 'as líneas de corriente conver&en y si&uen un camino liso !ue da como resultado el estrec0amiento del c0orro )o flujo de la tubería primaria. observado . (Falkovich, 2011) 3# 'a cavitac cavitación ión o aspira aspiracio ciones nes en vacío es un efecto efecto 0idrod 0idrodiná inámic mico o !ue se produce cuando se crean cavidades de vapor vapor dentro del a&ua o cual!uier otro fluido en estado lí!uido en el !ue act%an fuer1as !ue responden a diferencias de presión como puede suceder cuando el fluido pasa a &ran velocidad por una arista afilada produciendo una descompresión del fluido debido a la conservación de la constante de Bernoulli# ($al"!r)
%od!lo d! cavitando !n
"ro"ulsor "ro"ulsor un tún!l d! agua.
4# 'as p"rdida p"rdidass !ue se se 0allaron 0allaron por fricció fricción n fueron fueron las las mismas mismas en ambos ambos casos# hx Contraccion Contraccion =hx Expansi Expansion on
5#
C.'6#7#'$*' d' R'8#8*'$7#a 9%
E:+'(#"'$*al
T'-(#7. D5!D;%
Contracción
+,4?
+?7
;xpansión
+72-
+?7
CONCLUSIONES •
concluimos !ue a pesar de la diferencia de los caudales 9 en ambos casos se obtu obtuvo vo las las mism mismas as p"rdi p"rdida dass por por fric fricci ción ón )0x. )0x. para para la cont contra racc cció ión n y la expansión debido a !ue se trabajó con los mismos diámetros de la tubería#
•
;l coefic coeficien iente te de resist resistenc encia ia obteni obtenido do de manera manera experim experiment ental al para para la contracción aumento 22?? se&%n lo 0allado en lo teórico@ A en la expansión se obtuvo un dato menor a 2455#
BIBLIOGRAFÍA alovic0 # )32++.# *ecánica de luidos# Eniversidad de Cambrid&e# *ott R# )+,,-.# *ecanica De luidos luidos $plicada# $plicada# 5F ;dicion # Galper Ga lper ;# )s#f#.# =isuali1acion =isuali1acion en tiempo real de la cavitacion articular # $natomia isioterapia #
