guia laboratorio 01
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Hidráulica Aplicada, Hidráulica, Tuberías, Pérdidas por fricción, Constante de pérdida. Guía de laboratorio.TRANSCRIPT
Esquema simplificado
Tanque Piezómetro 1 Piezómetro 2 Piezómetro 3 Piezómetro 4 Piezómetro 5 Piezómetro 6
CÁLCULOSQ (m3/s) 0.00279
do (m) 0.0527Área (m2) 0.002181278Vcalc (m/s) 1.28
hv (m) 0.0834
Punto de LΔ Lacumulada Z+P/γ HΔ hΔ f hf Acum
Medición (m) (m) (m) (m) (m) (m)Tanque 0 1.626 0
Piezómetro 1 0.545 0.545 1.47 0.076 0.076
Piezómetro 2 1.28 1.825 1.45 0.02 0.02 0.096
Piezómetro 3 1.0 2.825 1.39 0.06 0.06 0.156
Piezómetro 4 1.0 3.825 1.37 0.02 0.02 0.176
Piezómetro 5 1.0 4.825 1.30 0.07 0.07 0.246
Piezómetro 6 0.955 5.78 1.31 -0.01 -0.01 0.256
hv Cabeza de velocidad (m)∆L Longitud entre piezómetros (m)Z+P/γ Nivel Piezométrico (m). Lectura del nivel de los piezómetros.
HΔ Pérdida Total de Energía (m)hΔ f Pérdida de energía por fricción (m)
DESARROLLO DEL LABORATORIO
1. A partir del análisis de la ecuación de energía, calcular la pérdida total de energía (∆H) en el tramo entre el tanque y el primer piezómetro. A partir de un análisis similar calcular la pérdida total y la pérdida por fricción en cada tramo entre piezómetros.
LECTURA DE DATOS Q (l/s) 2.79V (m/s) 1.4
do (mm) 52.7
HT=H 1+∆ HT−1
ZT+PTγ
+ V2
2g=Z1+
P1γ
+V 1
2
2 g+∆ HT−1
∆ HT−1=ZT−(Z1+P1γ )−V 12
2 g
∆ HT−1=1.626−(1.626−0.16 )−0.0834
∆ HT−1=0.0766
H 1=H 2+∆H 1−2
Z1+P1γ
+V 1
2
2 g=Z2+
P2γ
+V 2
2
2g+∆ H 1−2
∆ H 1−2=(Z1+ P1γ )−(Z2+ P2γ )∆ H 1−2=−0.02
∆ H 2−3=−0.06
∆ H 3−4=−0.02
∆ H 4−5=−0.07
∆ H 5−6=0.01
2. Realizar las siguientes gráficas:a. Un esquema con el tanque, la tubería y los piezómetros respetando escalas.b. Línea de Energía (Sobre el esquema anterior)c. Línea piezométrica (Sobre el esquema anterior)
3. Graficar L acumulada vs hf acumulada y realizar el siguiente procedimiento:
a. Revisar la primera y la última medida y verificar sí siguen la tendencia de los demás puntos. En caso de ser valores atípicos, descartarlos para los cálculos siguientes.
0 1 2 3 4 5 6 70
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
R² = 0.958382492667681
Se puede observar que el primer punto y el último se salen de la línea de tendencia, por tanto se descartan.
b. Hacer una regresión lineal: obtener la ecuación y el coeficiente de determinación (r2)
0 1 2 3 4 5 60
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
f(x) = 0.0394108052423739 x + 0.0408714802838666R² = 0.948096620437721
Gráfico Longitud acumulada contra hf acumulada para aná-lisis de pérdidas friccionales
Longitud acumulada (m)
hf a
cum
ula
da
(m)
c. Con la pendiente de la regresión, calcular el factor de fricción en el tramo de estudio.
Pendiente= 0.0394
h f=f xLdoxV 1
2
2g
hfL
= fdoxV 1
2
2 g
0.0394= f0.0527
x 0.0834
f=0.025
d. Con el factor de fricción y con el número de Reynolds calcular de manera iterativa la rugosidad de la tubería y compararla con valores de referencia que se encuentran en tablas.
R= νDυ
=67406.8
6,32455532 6,32001771 = ε 8,89763E-05
= ε 0,08897626 ≈ 0.09 mm
A partir de los anteriores valores sacados del libro Hidráulica General de Sotelo, se puede observar que el material es acero laminado.
4. Con el valor del factor de fricción calculado y usando la ecuación de energía, estimar la pérdida local por entrada del tanque a la tubería. Hipótesis: Asumir diámetro constante en ese tramo, igual al de la tubería.
HT=H 1+∆ HT−1
ZT+PTγ
+ V2
2g=Z1+
P1γ
+V 1
2
2 g+∆ HT−1
h f+he=ZT−(Z1+ P1γ )−V 12
2g
he=ZT−(Z1+ P1γ )−V 12
2g−h f
h f=0.0394∗0.545m
he=1.626−(1.626−0.16 )−0.0834−0.0215
he=0.0551m
La pérdida local por entrada debe ser igual a la K de entrada por la cabeza de velocidad:
he=0.5∗0.0834=0.0417m
El valor obtenido experimentalmente es de he = 0.0551, por lo que se puede notar que al no contar la pérdida por reducción gradual
que hay a la salida del tanque, el valor es muy cercano al encontrado experimentalmente.