Práctica de mecánica de fluidos -Sifón Normal

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGIENERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGIENERÍA DE MINAS Tema: T ema:

Sifón Curso:

Mecánica de Fluidos Interantes: -Abano Mar!n" #os$ %dinson - Correa &ada" #unior Ale' -(on)áles *ambrano" +ilfredo -,aisig -,aisig Arrascue" #aer ermali - .uio /eira" #air #ess -Saldaa Cun3ui" %l4i

Pro!esor:: Pro!esor

Longa Cajamarca junio 2017

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGIENERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGIENERÍA DE MINAS

ÍNDICE 1.Introducción…………………………………………………………………2 2.Objetivos………………………………………………… 2.Objetivos…………………… ………………………………………………3 …………………3 3.Alcances 4.Justiicación !."evision de la literatura $.Calculos %.&iblio'raia (. )in*'ra+a

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INTRODUCCIÓN

El sión ue ue construido construido to,ando to,ando en cuenta todos todos los criterios criterios de dise-o con la inalidad de ue esta estructura uncione sin tener nin'una alla durante el tie,/o Me#$n%#a &e 'u%&os

"


de vida 0til co,o sabe,os un sión es una estructura ue se utilia /ara conducir un luido /or donde la to/o'ra+a no es llana es decir /resenta una de/resión o un obstculo. Esta obra 5idrulica se utilia /or ser de ,enor costo 6a ue su dise-o /uede ser de concreto o tuber+a /ara este trabajo se utilió tuber+a 78C. )a /rueba del unciona,iento del sión se realiara en el ca,/us universitario de la 9niversidad Nacional de Caja,arca. )a necesidad de llevar a'ua a ciertas onas con una dierencia de alturas /asando desde un nivel de cota to/o'rica alta 5asta un /unto ,s bajo /ero atravesando /untos ,s elevados ue los del nivel de entrada nos lleva al estudio del dise-o de un sión ue nos /er,itir conducir este luido. 9n sión nor,al no viene a ser ,s ue una l+nea de conducción con una sola entrada 6 una sola salida elaborada de un ,is,o ,aterial 6 del ,is,o di,etro /or lo ue las condiciones 6 ecuaciones ue obedece son las ,is,as ue las de una tuber+a si,/le /ero to,ando en cuenta la /resión at,os:rica de la ona. En esta o/ortunidad trabajare,os con un sión nor,al ubicado en la 9niversidad Nacional de Caja,arca. 7ara ello usare,os los ,ateriales 6 /asos res/ectivos ue nos conlleven a realiar una buena /rctica.

II.

OBJETIVOS

Objetivo General Conocer el unciona,iento 6 sus a/licaciones del sión.

Objetivos Espec!icos Me#$n%#a &e 'u%&os

(


8eriicar la construcción de un sión nor,al. Conocer si cu,/le con la cavitación. Dise-ar un sión en or,a teórica 6 lue'o veriicar de or,a e;/eri,ental. Deter,inar las /:rdidas de car'a /or accesorios 6 /or ricción. Calcular el caudal del siste,a.

III.

"#C"NCES T$vo %VC &e '( Co&os %VC &e )*+ Co&os %VC &e ,T %VC con rosca "&apta&ores %VC #lave &e paso. . Reservorio. 9tiliado /ara la realiación del trabajo de investi'ación. Bal&e. "eci/iente con cierto volu,en en este caso utilia,os uno de ? litros. 4inc2a. 9tiliado /ara to,ar ,edidas en este caso utilia,os una @inc5a de !,. Cron5etro. 9tiliado /ara to,ar dierentes tie,/os en ue es llenado el balde de cierto volu,en. G%S. En este caso no utilia,os 7< ,s bien to,a,os co,o reerencia la /arte baja del reservorio.

Me#$n%#a &e 'u%&os

)


%anel 6oto0r1!ico

Ilustración 1:Llenamos el tanque hasta cierto volumen.

Me#$n%#a &e 'u%&os

*


Ilustración 2:Supervisando el llenado del tanque elevado.

Ilustración 3:Armando la estructura del sifón.

Me#$n%#a &e 'u%&os

+


Ilustración 4:Vlvula chec!.

Ilustración ":#ectificando el correcto funcionamiento de la estructura.

Me#$n%#a &e 'u%&os

,


Ilustración $:%oniendo en funcionamiento del Sifón.

Me#$n%#a &e 'u%&os

-


Ilustración &: '(servando el correcto funcionamiento.

Ilustración ): *idiendo las dimensiones del tanque elevado

Me#$n%#a &e 'u%&os

.


Ilustración +: Verificando las medidas anteriores.

Ilustración 1,: A punto de iniciar el funcionamiento del sifón.

Me#$n%#a &e 'u%&os

/0


Ilustración 11: -alculando el caudal.

Ilustración 12:omando el intervalo del tiempo por llenado de (alde.

IV.

JUSTI6IC"CIÓN

Me#$n%#a &e 'u%&os

//


6i0$ra N7 *'8 Si!n &e Con&$ccin Conocer en ca,/o un sión nor,al con el cual encontrare,os sus caracter+sticas 6 /articularidades /ara lue'o /las,arlos en un dise-o /ro/io sin tener inconvenientes. V.

REVISIÓN DE #ITER"TUR"

-.'. S i!n Estructura 5idrulica ue /er,ite conducir un l+uido desde un nivel de cota to/o'rica alta 5asta un /unto ,s bajo /ero atravesando /untos ,s altos ue los del nivel de entrada.

Me#$n%#a &e 'u%&os

/"


7asando el /lano reerencial /or el e;tre,o de salida de la tuber+a 6 a/licando la ecuación de la ener'+a entre la uente 6 la sección de salida del conducto. Ecuación de &ernoulliB

Condiciones de ronteraB

=7resiones ano,:tricas> Constante =lujo 7er,anente>  =El /lano de reerencia /asa /or el centroide del e;tre,o de descar'a> =lujo 7er,anente> =8elocidad en cualuier sección del conducto> =lujo Furbulento>
=1> Me#$n%#a &e 'u%&os

/(


B

Desnivel entre la uente 6 el e;tre,o de salida

G

B

Caudal de dise-o

'

B

ravedad terrestre

D

B

Di,etro del sión

)

B

)on'itud del sión



B

actor de ricción de Darc6

*

B

sión. A/licando la ecuación de la ener'+a entre la uente 6 la sección cr+tica Hc de /resiones ne'ativas.

En la uente se tiene las ,is,as condiciones de rontera sólo ue a5ora considera,os /resiones absolutas /ara co,/atibiliar con la /resión de va/or del l+uido ue tiene valor absoluto. "ee,/laando estas condiciones en la ecuación de la ener'+a 6 des/ejando la /resión cr+tica del /unto c.

=2> 7c 7at, Me#$n%#a &e 'u%&os

/)

B 7resión absoluta en la sección cr+tica c B 7resión baro,:trica


5c G ' D ) K

B Desnivel entre la uente 6 la sección cr+tica c B Caudal del dise-o del sión B ravedad Ferrestre B Di,etro del sión B )on'itud de la tuber+a desde la entrada 5asta la sección cr+tica c B
Con la ecuación =1> se deter,ina el di,etro en concordancia con el lujo'ra,a de la tuber+a si,/le 6 lue'o se veriica la /resión en la sección cr+tica con la ecuación =2>. 7ues la /resión en la sección cr+tica no deber ser ,enor ue la /resión de va/or del l+uido /ara controlar el enó,eno de cavitación. En el caso de sión la uente de ener'+a e;terna lo constitu6e la /resión at,os:rica local. )os accesorios i,/rescindibles en el sión nor,al sonB una /ic5anc5a constituida /or una coladera 6 una vlvula c5ec* o de /ie un ta/ón de cebado en la /arte ,s alta una vlvula de aire 6 una vlvula de co,/uerta o de /ur'a.

-.9. Cavitacin de va/or en el seno del l+uido. )as burbujas se or,an en las onas de la reducción de /resiones. Al ser conducidas a onas de ,a6or /resión e;/lotan /rovocando un ruido caracter+stico. 9n siste,a 5idrulico debe evitarse la a/arición de cavitación /or las si'uientes raonesB i. )a cavitación si'niica una discontinuidad en el escurri,iento 6 /or lo tanto un reducción de la eiciencia de conducciones. ii. )a cavitación si'niica inestabilidad en el escurri,iento 6 /uede dar lu'ar a ruido o vibraciones.

Me#$n%#a &e 'u%&os

/*


iii. )a ru/tura de las burbujas /roduce tensiones ,u6 uertes ue /ueden conducir a la alla estructural de la tuber+a. En el caso de sión la uente de ener'+a e;terna lo constitu6e la /resión at,os:rica local.

)os accesorios i,/rescindibles en el sión nor,al sonB una /ic5inc5a constituida /or una coladera 6 una vlvula c5ec* o de /ie un ta/ón de cebado en la /arte ,s alta una vlvula de aire 6 una vlvula de co,/uerta.

8I.

C"#CU#OS

:.'. Dia0ra5a8 la i'ura re/resenta un siste,a 6 sus ,ediciones res/ectivas .

F%ura N1"2

:.9. Representacion &e la linea pie;o5etrica < ener0ia8 Me#$n%#a &e 'u%&os

/+


:.=. Deter5inacin &el ca$&al >?@ < la veloci&a& &el !l$i&o >V@8 Fo,ando en cuenta los datos obtenidos en el ca,/o =del sión nor,al> 5alla,os el caudal G /ara lue'o co,/arar con el caudal obtenido en el ca,/o. A/licando la ecuación de &ernoulliB

DondeB 81 L  71 L 72 L  L M1 M2 L 

"e,/laando en la ecuación Fene,os ueB Calculo de /:rdidas locales entre 1 6 2B

Me#$n%#a &e 'u%&os

/,


Asu,iendo un f=.2 tene,osB

? A *.**'':5= s Calculo de la velocidad del luido 8 Q=V*A V = Q / A V= 0.001186 / (3.14*0.0254*0.0254/4) V=2.341 m/s

Calculo de la /resión /ara el /unto HcB A/licando &ernoulliB

Me#$n%#a &e 'u%&os

/-


DondeB

PatmCa3amamar#a4%4(K',2

Calculo de /:rdidas locales entre 1 6 C

Me#$n%#a &e 'u%&os

/.


"e,/laa,os en la si'uiente ecuaciónB

%4(1 2.1! 2.341*2.341/ (2*9.81) *(1+ 0.020*2.9/0.0254 + 1.44) = Pc/1000 7c L 41.$3$43$ *',2

:.,. Deter5inacin &el ca$&al ?( por los &atos obteni&os en el ca5po8 G L volu,entie,/o DondeB Fie,/os de llenado del de/ósitoB 11.22 s 1.?(s 1.%s 1.2s 11.4s 7ro,edioB 1.%% s'

Me#$n%#a &e 'u%&os

"0


8olu,en del de/ósitoB ? litros L .? 5= G L .? 5= 1.%% s L .(3!% 5= s

VII.

RESU#T"DOS

El caudal ue se obtuvo ue de ? A *.**'':5= s )a velocidad obtenida ue de VA9.=,' 5s )a lon'itud total de la tuber+a ue de '9.- 5

VIII.

CONC#USIONES F RECO/END"CIONES

•

Conoci,os en ca,/o el unciona,iento de un sión nor,al.

•

Dic5o sión no /resenta /roble,as de cavitación.

•

7ara ,ejores resultados trabajar con un ideal lujo /er,anente.

•

Es necesario contar con una vlvula c5ec* a la entrada del sión.

I.

BIB#IOGR"6H" 1. Arturo roc5a elices 5idrulica de tuber+as 6 canales /ri,era edición editorial biblioteca nacional del 7er0 a-o 2%. 2. Alejandro Cceres Neira /roble,as de 5idrulica 2 /ri,era edición editorial Hciencias 7er0 a-o 2!.

.

#INOGR"6I" 2ttp8.tlv.co50lobal#"stea5Kt2eor<c2ec3KvalveKinstallationK an&Kbene!its.2t5l

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Práctica de mecánica de fluidos -Sifón Normal

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