laboratorio de fluidos

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LAB. MECANICA DE FLUIDOSPg. 1

INDICE

I. INTRODUCCION3

II. OBJETIVOS DE LAS PRUEBAS3

III.MARCO TERICO3

IV.INSTRUMENTOS Y EQUIPOS5

V.DESCRIPCION DEL PROCEDIMIENTO EMPLEADO5

VI.RESULTADOS DE LA PRUEBA6

VII. CONCLUSIONES 7


I. INTRODUCCION

El principio de Bernoulli, tambin denominado ecuacin de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido movindose a lo largo de una corriente de agua. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinmica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en rgimen de circulacin por un conducto cerrado, la energa que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La correcta comprensin de esta ley es fundamental para el estudio de hidrulica y en general del movimiento de los fluidos.

II. OBJETIVO

Demostrar el principio de Bernoulli Determinar la grfica de perdida de carga del fluido

III. MARCO TEORICO

Las pruebas que se efectuarn en esta unidad de estudio tienen la finalidad de verificar la ley que regula el movimiento de un fluido en un conducto, ley expresada por el Teorema de Bernoulli. La correcta comprensin de esta ley es fundamental para el estudio de hidrulica y en general del movimiento de los fluidos.

Se demostrar que, si no se toman en cuenta las prdidas por friccin, la energa del lquido queda constante en cada punto del tubo. Utilizando siempre la misma unidad, ser posible efectuar la experiencia de Reynolds. Introduciendo en el flujo una vena de color es posible verificar el cambio de flujo laminar al turbulento y por lo tanto verificar que existe un intervalo de velocidad debajo del cual el movimiento del lquido es sin dudas laminar, mientras que por encima es seguramente turbulento.La prdida de carga en una tubera es la prdida de energa del fluido debido a la friccin de las partculas del fluido entre s (viscosidad) y contra las paredes de la tubera que las contiene (rugosidad).Estas prdidas llamadas cadas de presin, tambin se producen por estrechamiento o cambio de direccin del fluido al pasar por un accesorio (vlvulas, codos, etc.).

Un ejemplo para entender la importancia de las prdidas de carga es el siguiente:LAB. MECANICA DE FLUIDOSPg. 3

Este oleoducto debe vencer por un tramo la pendiente existente entre el punto A y el punto B. Para vencer el obstculo necesita del impulso que el fluido ha recibido anteriormente. Si antes del punto A, la tubera produce altas prdidas de carga por friccin por ejemplo, el impulso (la energa) para que el fluido pueda subir con xito tiene que ser mayor.

Interpretacin de los resultadosNos limitaremos a recordar la forma y el significado del teorema de Bernoulli. Consideremos un trecho cualquiera de un tubo dentro del cual pasa un lquido. Consideremos tambin dos secciones que llamaremos 1 y 2. En cada, una de las dos secciones, el lquido poseer una presin y una velocidad caractersticas de la seccin considerada. Cada seccin se caracteriza por una cierta Z con respecto a una lnea horizontal.

Entonces se podr escribir el Teorema de Bernoulli:

Z1 + p1 / + V2/ 2g = Z2 + p2 / + v2 / 2 g = constante

cuyo significado es: en el movimiento permanente de un lquido perfecto, la suma entre la altura geomtrica z, la altura piezomtrica p y la altura cintica v2, se mantiene constante en cada punto de la trayectoria.

Ahora veamos la aplicacin del teorema precedente al trecho convergente-divergente LAB. MECANICA DE FLUIDOSPg. 4

presente en el aparato experimental. Se puede observar que la dimensin de la seccin cambia en relacin a su distancia X respecto a la entrada del conducto.

Entonces podremos escribir:

Po/ + V2 / 2g = P1 / + v2 / 2 g = constante

Habiendo eliminado el trmino Z constante para todos los puntos de la trayectoria.

Delta H = 1 (V12 - Vo2) / 2gDnde:Pi / = H

Recordando que:vi = q/Si = So b x tan

Dnde:S = seccin

Podremos escribir: q2 11Delta H = ------ (---------------------- - -----)2g (So b x tan)2So2

Cuyo significado es: la diferencia piezomtrica entre dos secciones es proporcional al cuadrado de la distancia X.

Reportando los valores de las alturas piezomtricas medidas precedentemente en los distintos puntos del conducto, se obtendr un diagrama similar al que se muestra, del que se puede concluir:

a)La altura piezomtrica cambia efectivamente segn una ley cuadrtica en X.b) Se puede notar que entre la entrada y la salida del fluido hay una cada piezomtrica que no es explicada por el teorema de Bernoulli. Las dos secciones extremas efectivamente tienen la misma rea.c)Esta cada se puede explicar tomando en cuenta que el lquido que atraviesa el conducto es un lquido real y por lo tanto existe friccin interna, friccin con las paredes del conducto, fricciones que hay que vencer para mantener el movimiento del lquido. En este caso se hablar de prdidas de cargas debido a la friccin. (Estas se analizarn de manera ms completa en su respectiva unidad de estudio).

PROGRAMA ACADEMICO INGENIERIA CIVIL



IV. INSTRUMENTOS: Piezmetros Banco Hidrulico Base Tubo de Bernoulli

V. PROCEDIMIENTO1.Armar la unidad para el estudio del Teorema de Bernoulli sobre la mesa de trabajo.2.Conectar la impulsin de la bomba con la entrada de la unidad, abrir completamente la llave del tanque de salida.3.Poner en marcha la bomba, y regular el caudal de manera que se pueda obtener un nivel constante en el tanque de alimentacin.4.Accionar la vlvula del tanque de salida de manera que sea visible el nivel del lquido en el piezmetro central 6 (puesto en correspondencia c0n la seccin menor).5.Actuar simultneamente sobre el caudal entrante (o sea sobre el nivel del lquido en el tanque de alimentacin) y en la vlvula del tanque de salida la mxima diferencia piezomtrica entre los piezmetros 1 y 6.6.Esperar que los distintos niveles en los piezmetros se estabilicen. Efectuar la lectura de estos niveles.7.Observar la altura en los dos tanques extremos y medir el valor del caudal.8.Repetir las operaciones comprendidas entre los puntos 4 y 7 por lo menos para dos valores de caudal.


VI. RESULTADOS DE LA PRUEBA


VII. CONCLUSIONES La prdida de carga es directamente proporcional al caudal en la tubera La prdida de carga est sujeta a la friccin de la tubera. La prdida de carga para caudales mayores es mayor debido al rgimen turbulento del fluido, ya que las partculas del fluido no tienen todas la misma direccin en un punto de anlisis diferencial. Las prdidas por friccin debido a la rugosidad de las paredes de una tubera en contacto con el fluido definitivamente deben tomarse en cuenta en el diseo de una instalacin de tuberas. Estas prdidas adems pueden ser cuantiosas debido a la oxidacin interna o al depsito de sustancias dentro de los conductos, por lo que se deben prever en el planeamiento inicial aumentando el dimetro de las tuberas o plantear una estrategia para limpiarlas por periodos. De esta forma se evitarn cadas de presin no deseadas.


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