FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL - UNASAM
MECÁNICA DE FLUIDOS
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO “UNASAM”
CARRERA PROFESIONAL: AÑO Y SEMESTRE
:
ASIGNATURA
:
DOCENTE
:
TEMA
:
ALUMNO
:
FECHA
:
INGENIERÍA CIVIL. 2017-1 MECANICA DE FLUIDOS ING. SILVA LINDO MARCO
“
PERDIDA DE CARGA EN TUBERIAS
CORDERO CRUZ VIRGILIO
06-ABRIL-2017
PERDIDAS DE ENERGÍAS EN TUBERÍAS SIMPLES
”
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MECÁNICA DE FLUIDOS
INTRODUCCIÓN El informe se realizó con la finalidad de hacer los cálculos de la pérdida de carga en una tubería o canal es la pérdida de presión que se produce en un fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las conduce. 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. Nosotros calcularemos la perdida de energía en tuberías simples con los datos experimentales que obtuvimos en el laboratorio como la diferencia de cargas, la longitud de cada tramo así también el gasto en la tubería (caudal). Con el cual se hará cálculo de perdida de energía de manera experimental y se hará la previa comparación con el valor teórico.
PERDIDAS DE ENERGÍAS EN TUBERÍAS SIMPLES
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I.
II.
MECÁNICA DE FLUIDOS
OBJETIVOS ➢
Determinar las pérdidas de carga o energía en tuberías simples.
➢
Determinar el valor del coeficiente de fricción de Darcy.
MARCO TEÓRICO Las pérdidas de carga que se producen en tuberías, a lo largo de las cuales se desarrolla condiciones permanentes de flujo a presión, pueden determinarse mediante la utilización de alguna de las siguientes ecuaciones disponibles para el estudio de tuberías simples:
Formula de Darcy-Weisbach.
PERDIDAS DE ENERGÍAS EN TUBERÍAS SIMPLES
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MECÁNICA DE FLUIDOS
Formula de Chezy
PERDIDAS DE ENERGÍAS EN TUBERÍAS SIMPLES
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III. •
MECÁNICA DE FLUIDOS
MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS Banco de tuberías. En este caso se tiene tres tuberías de diferentes diámetros que son de una pulgada, 2 pulgadas y de tres pulgadas cada
una
de
ellas
preparadas
especialmente para el experimento de perdida de carga. •
Accesorios
(codos,
ensanchamiento
y
reducción). •
Un banco de piezómetros. Los piezómetros nos están ubicadas estratégicamente para poder obtener los datos de perdida de carga experimental y luego ser comparados con la perdida de carga que se obtendrá de manera teórica.
•
Conectados al tablero de medición con conductos flexibles (mangueras transparentes).
•
Un reservorio con controlador de nivel (vertedero), que asegura la alimentación de la tubería a carga constante.
PERDIDAS DE ENERGÍAS EN TUBERÍAS SIMPLES
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•
MECÁNICA DE FLUIDOS
El reservorio es muy importante ya que nos permite mantener estacionario el agua en las tuberías. Al tanque se le mantiene bomba
y
lleno el
por agua
medio del
de
tanque
una se
distribuye en las tuberías y lo que no se usa se va rebosando por su compuerta y así manteniendo el nivel de agua constante.
•
Cronómetros: como cronometro se usó el celular, pero lo más recomendable seria usar el cronometro para tener el tiempo con mayor exactitud.
•
Termómetro: El termonmetro se uso para medir la temperatura en cada toma de datos y asi tener la viscocidad para cada toma de datos (tabulando la tabla de viscicida).
•
Wincha: la fincha es de suma importancia en este experimento porque se requiere para medir la longitud de la tubería en cada tramo.
IV.
PROCEDIMIENTO SEGUIDO a) Verificar que solamente la válvula de compuerta de la tubería en estudio este abierta y todas las demás cerradas.
b) Comprobar que las llaves en la línea de entrada y salida de la red estén abiertas y que todos los conectores de presión tengan las válvulas cerradas excepto aquellas en las que se colocara los manómetros las cuales deberán estar abiertas.
c) Hacer circular agua a través de las tuberías, debiendo marcar los piezómetros la misma carga al aplicársele una carga estática.
d) Medir la temperatura.
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MECÁNICA DE FLUIDOS
e) Determinar el caudal circulante haciendo uso del medidor volumétrico y de un cronometro. Trabajar con el promedio de tres lecturas para cada caudal.
f) Abrir las válvulas conectoras que transmiten la presión a cada uno de los manómetros instalados y efectuar las lecturas correspondientes (ambas en el mismo instante).
g) Cerrar las válvulas conectoras de presión abiertas en el paso anterior y apagar la bomba.
h) Repetir el procedimiento para distintos caudales y lecturas de piezómetros o manómetros.
CÁLCULOS
V.
En este caso como dato se tiene el caudal en cada tramo y también se conoce la perdida en cada tramo y nos centraremos en calcular la rugosidad del material para cada tubería y luego hacer una comparación con los datos de fabricación que en ella se conoce.
LOS DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO SON LOS SIGUIENTES: h1
Q 1
h2
Q 2
hx
T
Qx
(mm)
(l/s)
(mm)
(l/s)
(mm)
(ºC)
(l/s)
1
216,90 215,90 215,85 177,80 210,60 209,20 132,00
2,14
133,00
2,18
132,40
24,00
2,15
2
207,90 205,75 205,85 133,50 195,90 193,10 141,00
2,53
142,00
2,57
141,80
24,10
2,56
3
188,90 185,10 184,90 40,30 165,10 159,70 178,00
4,52
178,00
4,52
178,00
24,10
4,52
4
192,15 189,00 188,80 58,20 170,80 166,40 176,00
4,40
177,00
4,46
176,90
24,10
4,45
5
217,90 216,90 217,00 183,00 212,20 211,10 129,00
2,02
130,00
2,06
129,30
24,10
2,03
6
214,20 212,90 212,70 164,50 206,30 204,35 138,00
2,39
139,00
2,44
138,10
24,20
2,4
N°
P1/
P2/
P3/
P4/
P5/
P6/
Para determinar el caudal final, interpolamos: Área :
donde:
= 4 ×∅ ф1 =
A 1=
0,08
m
0,005026548 m2
ф2 =
A2 =
0,05 m 0,00196 m2
ф3 =
A3 =
0,026 m 0,00053 m2
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RESULTADOS OBTENIDOS LUEGO DE INTERPOLAR: N°
h1
Q1
h2
Q2
hr
Qr
Qr (m3/s)
V1 (m/s)
V2 (m/s)
V3 (m/s)
(mm)
(l/s)
(mm)
(l/s)
(mm)
(l/s)
1
132,00
2,14
133,00
2,18
132,40
2,150
0,002150
0,428
1,095
4,050
2
141,00
2,53
142,00
2,57
141,80
2,560
0,002560
0,509
1,304
4,822
3
178,00
4,52
178,00
4,52
178,00
4,520
0,004520
0,899
2,302
8,513
4
176,00
4,40
177,00
4,46
176,90
4,450
0,004450
0,885
2,266
8,382
5
129,00
2,02
130,00
2,06
129,30
2,030
0,002030
0,404
1,034
3,823
6
138,00
2,39
139,00
2,44
138,10
2,400
0,002400
0,477
1,222
4,520
Para determinar las viscosidades interpolamos (tablas) T
(ºC) 1 2 3 4 5 6
24,00
.(×⁄á)×10−3 .(⁄á )×10−6 0,897
0,8998
24,10
0,8943
0,8971
24,10
0,8943
0,8971
24,10
0,8943
0,8971
24,10
0,8943
0,8971
24,20
0,8916
0,8944
Cálculos para el tramo de la tubería 1-2 є=
0,15
NÚMERO DE REYNOLDS PÉRDIDAS DE CARGA POR FRICCIÓN
ESFUERZO CORTANTE ECUACION DE MOODY PREDIDA DE CARGA LOCAL
mm
= × ℎ = ( )
= ××8
3 6 ∈ 10 f = 0.0055[1+20000 D + Re ] =
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Cálculos para el tramo de la tubería 1-2
C
P1/
P2/
V. DINAMICA
V CINEMATICA
D1 (m)
V1 (m/s)
Re
hf (cm)
f
1
216,90
215,90
0,897
0,8998
0,08
0,4277
38028,80
1,00
0,0275
53,4439 0,0384
2
207,90
205,75
0,8943
0,89712
0,08
0,5093
45416,07
2,15
0,0270
53,9395 0,0455
3
188,90
185,10
0,8943
0,89712
0,08
0,8992
80187,75
3,80
0,0258
55,1978 0,0804
4
192,15
189,00
0,8943
0,89712
0,08
0,8853
78945,90
3,15
0,0258
55,1694 0,0792
5
217,90
216,90
0,8943
0,89712
0,08
0,4039
36013,52
1,00
0,0276
53,2816 0,0361
6
214,20
212,90
0,8916
0,89444
0,08
0,4775
42705,14
1,30
0,0271
53,7734 0,0426
CHW
103,55 81,56 105,87 115,35 97,78 100,33
Cálculos para el tramo de la tubería 3-4
P3/
P4/
V. DINAM
V. CINEM
D3 (m)
V3 (m/s)
Re
hf (cm)
f
1
215,85
177,80
0,897
0,8998
0,026
4,0495
117011,69
38,05
0,0329
48,8248 1,1177
2
205,85
133,50
0,8943
0,8971
0,026
4,8217
139741,76
72,35
0,0328
48,9013 1,3268
3
184,90
40,30
0,8943
0,8971
0,026
8,5134
246731,54
144,60
0,0326
49,0755 2,3426
4
188,80
58,20
0,8943
0,8971
0,026
8,3815
242910,47
130,60
0,0326
49,0719 2,3063
5
217,00
183,00
0,8943
0,8971
0,026
3,8235
110810,85
34,00
0,0330
48,7987 1,0521
6
212,70
164,50
0,8916
0,8944
0,026
4,5204
131400,43
48,20
0,0329
48,8760 1,2401
C
K
CHW
0,4552 0,6106 0,3914 0,3648 0,4563 0,4628
100,14 84,28 102,38 106,49 100,48 98,39
Cálcul os para el tramo de la tubería 5-6 P5/
P6/
V. DINAM
V. CINEM
D3 (m)
V3 (m/s)
Re
hf (cm)
f
C
CHW
1
210,60 209,20
0,897
0,8998
0,05
1,0950
60846,08
1,40
0,0288
52,1641 0,1572 140,60
2
195,90 193,10
0,8943
0,8971
0,05
1,3038
72665,71
2,80
0,0286
52,4149 0,1866 115,14
3
165,10 159,70
0,8943
0,8971
0,05
2,3020
128300,40
5,40
0,0279
53,0117 0,3294 142,59
4
170,80 166,40
0,8943
0,8971
0,05
2,2664
126313,45
4,40
0,0279
52,9989 0,3243 156,80
5
212,20 211,10
0,8943
0,8971
0,05
1,0339
57621,64
1,10
0,0289
52,0799 0,1479 151,22
6
206,30 204,35
0,8916
0,8944
0,05
1,2223
68328,23
1,95
0,0287
52,3319 0,1744 131,23
COMPORTAMIENTO HIDRAULICO є (mm)
D(mm)
Tubería 1-2 Tubería 3-4
0,15
80
0,001875
0,15
26
0,0057692
Tubería 5-6
0,15
50
0,003
є /D
≅
є /D
0 TUBERIA LISA
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