76549195 medidas de perdida de cargas
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Universidad Peruana Los Andes - UPLA- Faculta de Ingeniería Carrera Profesional de Ingeniería Civil
Laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica
INFORME TECNICO N°008-2011-UPLA
I. DATOS GENERALES:
1.1 ASIGNATURA:
Laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica
1.2 PARTICIPANTES:
Baquerizo Salas Brandon
1.3 TITULO DEL ENSAYO
Medidas de Perdida de Cargas
1.4 GRUPO
Miércoles 1:00 – 3:15
1.5 FECHA
23 DE NOVIEMBRE 2011
II. EQUIPOS Y/O MATERIALES
FME05. Pérdidas de Cargas Locales
.
DESCRIPCIÓN
Este módulo puede trabajar con el Banco Hidráulico (FME00) ó
con el Grupo de Alimentación Hidráulica Básico (FME00/B).
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El módulo consiste en un circuito hidráulico dotado de una
sucesión de elementos que provocan perturbaciones en el flujo
normal del fluido que circula por la tubería, debido a variaciónes
bruscas de sección y dirección y rozamientos o fricción.
Estos elementos son:
Dos codos de 90º, uno corto y uno medio.
Una curva de 90º o codo largo.
Un ensanchamiento.
Un estrechamiento brusco de sección.
Un cambio brusco de dirección.
El módulo dispone de 2 manómetros, tipo Bourdon: 0 - 2,5 bar y
de doce tubos manométricos de agua presurizada. La
presurización del sistema se realiza con una bomba manual de
aire.
El circuito hidráulico dispone de tomas de presión a lo largo de
todo el sistema, lo que permite la medición de las pérdidas de
carga locales en el sistema.
El módulo dispone de dos válvulas de membrana, una válvula
que permite la regulación del caudal de salida y otra dispuesta en
serie con el resto de accesorios del circuito hidráulico
POSIBILIDADES PRÁCTICAS
1.- Llenado de los tubos manométricos.
2.- Medida del caudal.
3.- Medida de pérdidas de carga para un codo corto de 90º.
4.- Medida de pérdidas de carga para un codo mediano de 90º.
5.- Medida de pérdidas de carga para una curva de 90º.
6.- Medida de pérdidas de carga para un ensanchamiento 25/40.
7.- Medida de pérdidas de carga para un estrechamiento 40/25.
8.- Medida de pérdidas de carga para un Inglete (ángulo 45º).
9.- Medida de pérdidas de carga para una válvula de membrana.
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ESPECIFICACIONES
Rango de los dos manómetros tipo Bourdon: 0 a 2,5 bar.
Rango de los manómetros diferenciales: 0 a 500 mm.
Numero de los tubos manométricos: 12.
Tuberías rígidas de PVC:
Diámetro interior: 25 mm.
Diámetro exterior: 32 mm.
Tuberías flexibles:
Toma de presión - manómetro diferencial, diámetro exterior:
10mm.
Presurizar el equipo. Diámetro exterior: 6 mm.
Desagüe. Diámetro exterior: 25 mm.
Elementos:
Inglete(angulo de 45º).
Curva de 90º.
Codo medio de 90º.
Codo corto de 90º.
Codo largo de 90º.
Ensanchamiento de 25/40.
Estrechamiento de 40/25.
Válvulas:
Válvulas de membrana. Diámetro 25 mm.
Anti-retorno: 6 mm.
Sistema de conexión rápida incorporado.
Estructura de aluminio anodizado y panel en acero pintado.
DIMENSIONES Y PESO
Dimensiones: 750 x 550 x 950 mm. aprox.
Peso: 10 Kg. aprox.
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SERVICIOS REQUERIDOS
Banco Hidráulico (FME00) ó Grupo de Alimentación
Hidráulica Básico (FME00/B).
Cronómetro.
FME00. Banco Hidráulico
DESCRIPCIÓN
Equipo para el estudio del comportamiento de los fluidos, la teoría
hidráulica y las propiedades de la mecánica de fluidos.
Compuesto por un banco hidráulico móvil que se utiliza para
acomodar una amplia variedad de módulos, que permiten al
estudiante experimentar los problemas que plantea la mecánica
de fluidos.
Equipo autónomo (depósito y bomba incluidos).
Innovador sistema de ahorro de agua consistente en un depósito
sumidero de alta capacidad y un rebosadero que devuelve el
excedente de agua a dicho depósito.
Válvula de desagüe fácilmente accesible.
Dispone de un depósito escalonado (volumétrico) para medir
caudales altos y bajos, además de una probeta de un litro de
capacidad para caudales aún más bajos.
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Tubo de nivel provisto de escala que indica el nivel de agua del
depósito superior.
Caudal regulado mediante un válvula de membrana.
Pantalla amortiguadora de flujo para reducir el grado de
turbulencia.
Canal en la parte superior especialmente diseñado para el
acoplamiento de los módulos, sin necesidad de usar
herramientas.
El montaje de los distintos módulos, sin necesidad de utilizar
herramientas, asegura su simplicidad.
Bomba centrifuga.
Interruptor de puesta en marcha de la bomba, seguridad y piloto
de encendido.
Cada módulo se suministra completo y de fácil y rápida conexión
al banco, maximizado así el tiempo disponible para que el
estudiante realice su experimento de demostración o medida.
Utilizable con distintos Equipos del área de Mecánica de Fluidos:
POSIBILIDADES PRÁCTICAS
Medida de caudales.
ESPECIFICACIONES
Banco hidráulico móvil, construido en poliéster reforzado con fibra
de vidrio y montado sobre ruedas para moverlo con facilidad.
Bomba centrífuga 0,37 KW, 30- 80 litros/min, a 20,112,8m,
monofásica 220V./50Hz ó 110V./60Hz.
Rodete de acero inoxidable.
Capacidad del depósito sumidero: 165 litros.
Canal pequeño: 8 litros
Medida de flujo: depósito volumétrico calibrado de 07 litros para
caudales bajos y de 0-40 litros para caudales altos.
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Válvula de control para regular el caudal.
Probeta cilíndrica y graduada para las mediciones de caudales
muy bajos.
Canal abierto, cuya parte superior tiene un pequeño escalón y
cuya finalidad es la de soportar, durante los ensayos, los
diferentes módulos.
Válvula de cierre, en la base de tanque volumétrico, para el
vaciado de éste.
Rapidez y facilidad para intercambiar los distintos módulos.
DIMENSIONES Y PESO
Dimensiones: 1130 x 730 x 1000 mm. aprox.
Peso: 70 Kg. aprox.
SERVICIOS REQUERIDOS
Toma de agua para llenado del depósito.
Desagüe.
Cronómetro.
Suministro eléctrico: monofásico, 220V/50 Hz ó 110V./60 Hz.
III. MARCO TEORICO
El estudio de las perdidas de energía que sufre una corriente cuando
circula a través de un circuito hidráulico es vital en los procesos
industriales que manejan los fluidos
La perdida de energía se debe fundamentalmente a
Variaciones de energía potencial del fluido
Fricción de los materiales
Cambios buscos de sección de tubería
Accesorios existentes en el trayecto
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Debido que las pérdidas de carga sufre el fluido al atravesar cada
uno de estos elementos expresada en metros de fluidos puede
expresarse en cargas cinéticas según la siguiente expresión:
Donde:
K = Coeficiente de perdidas de carga
V = Velocidad del fluido
= Diferencia manométrica
g = Gravedad
IV. TABLA DE REGISTRO DE DATOS
Codo Largo Ensanchamiento Contracción
1 255 254 252 251 252 245
2 262 258 258 257 258 244
3 265 259 259 255 257 241
4 269 259 259 255 259 240
5 286 271 271 279 278 244
Codo Medio Codo Corto Inglete
1 247 243 238 233 210 206
2 245 241 232 222 178 167
3 241 237 227 216 154 143
4 240 236 225 212 149 129
5 244 236 214 188 69 33
Tiempo (S) Volumen (L)
57.09 5
35.44 5
32.09 5
30.03 5
21.79 5
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V. DATOS PROCESASOS
∆H Q V2 K
Codo Largo
0 0 0 0
0.001 0.00009 0.094 4.81
0.007 0.00014 0.245 1.78
0.006 0.00016 0.299 2.54
0.01 0.00017 0.341 1.74
0.015 0.00023 0.648 2.2
Contracción
0 0 0 0
0.007 0.00009 0.005 0.04
0.014 0.00014 0.013 0.05
0.016 0.00016 0.015 0.05
0.019 0.00017 0.018 0.05
0.034 0.00023 0.033 0.05
Ensanchamiento
0 0 0 0
0.001 0.00009 0.032 1.62
0.001 0.00014 0.083 4.21
0.004 0.00016 0.101 1.28
0.003 0.00017 0.115 1.95
0.02 0.00023 0.219 5.57
Codo Medio
0 0 0 0
0.004 0.00009 0.094 1.2
0.004 0.00014 0.245 3.12
0.004 0.00016 0.299 3.81
0.004 0.00017 0.341 4.34
0.008 0.00023 0.048 4.13
Codo Corto
0 0 0 0
0.005 0.00009 0.094 0.96
0.01 0.00014 0.245 1.25
0.011 0.00016 0.299 1.38
0.013 0.00017 0.341 1.34
0.026 0.00023 0.648 1.27
Inglete
0 0 0 0
0.004 0.00009 1.895 24.15
0.011 0.00014 4.918 22.79
0.011 0.00016 5.999 19.11
0.02 0.00017 6.85 17.46
0.036 0.00023 13.01 18.42
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VI. GRAFICO
0
1
2
3
4
5
6
0 0.0001 0.0002 0.0003
Co
efi
cie
nte
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Pe
rdid
a d
e C
arga
-
K
Caudal - Q
Codo Largo
Codo Largo
-0.01
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0 0.0001 0.0002 0.0003
Co
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Pe
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K
Caudal - Q
Contracción
Contracción
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arga
-
K
Caudal - Q
Ensanchamiento
Ensanchamiento
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Pe
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arga
-
K
Caudal - Q
Codo Medio
Codo Medio
0
0.5
1
1.5
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Co
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nte
de
Pe
rdid
a d
e C
arga
-
K
Caudal - Q
Codo Corto
Codo Corto
-5
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10
15
20
25
30
0 0.0001 0.0002 0.0003
Co
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Caudal - Q
Inglete
Inglete
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CONCLUSIONES
En este proyecto se conocen principios fundamentales sobre las perdidas
en un línea de tubería y accesorios de distintos tipos
Para el calculo de perdidas se utilizo la ecuación:
∆H= V2/2g
Según el tipo de accesorio se puede conocer cuanto es la cantidad de
perdida que genera en una línea de conducción.
El coeficiente de fricción se encuentra en todos los tipo de materiales
En materiales de mayor rugosidad existirá mayor perdida en la línea de
conducción.
La ecuación de Bernoulli y de Darcy nos permite calcular las perdidas
generadas por los distintos tipos de tuberia
Utilizar en el ensayo otros líquidos de mayor viscosidad para poder notar
las diferencias que esto podría representar.
La presencia de accesorios en forma de codo, T y otros se generara
perturbación del flujo normal de la corriente.
Para una buena interpretación de lo que puede ocurrir a gran escala se
tiene que realizar con cuidado la toma de datos debido que están a escala.
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RECOMENDACIONES
Antes de experimentar verificar los equipos no sufran de fugas ni chorreos
que afectaran a la toma de datos
Se debe seguir un procedimiento riguroso para la toma de datos y así
obtener resultados confiables para el análisis de las prácticas.
Limpiar tanto el tanque como el canal periódicamente de modo que estas
impurezas no afecten la toma de datos
Aumentar el número de ensayos para el trabajo en el laboratorio para tener
más información.
Realizar los ensayos con materiales de mayor precisión en cuanto a la toma
de las medidas y distancias.
Medir el caudal, recolectando el agua que sale por el rebosadero en la
probeta y tomando el tiempo de llenado. Recuerde que es conveniente
hacer por lo menos tres medidas para hallar un caudal promedio.
Se recomienda trabajar con agua potable debido que es el tipo de agua
mas común que se va trabajar estos sistemas en el campo
Verificar que en los equipos se encuentren limpios y libres de objetos
extraños.
Existen varias fórmulas para calcular la descarga a través de vertederos es
recomendable aplicar la que más se acerque a nuestras condiciones
geométricas para así tener resultados confiables.