INFORME DE LABORATORIO DE HIDRULICA

INFORME DE LA PRCTICA N 3CALIBRACION DE SIFONESResumen.-La prctica sirve para Conocer el funcionamiento de un sifn, asi mismo obtener datos experimentales para determinar la curva de calibracin (relacin entre el gasto y la carga).La realizacin de prctica consisti en que con el equipo proporcionado por el personal del laboratorio de hidrulica, nosotros como estudiantes de ingeniera civil poder calcular el gasto generado en un sifn. Para dicha realizacin de la prctica se procedi a tomar datos de tiempo, altura de tanque y su dimetro a 4 alturas o cargas de sifn diferentes.Con los datos obtenidos se procedi a calcular el gasto por el mtodo volumtrico y el gasto mediante la frmula general de un orificio; para as determinar la curva de calibracin. Los gastos obtenidos tienen una variacin, que pudo ser ocasionado por algn descuido al momento de tomar los datos.Haciendo clculos se puede verificar que los valores varan desde un 19% hasta un 5% dependiendo de la altura a la q se encuentren.

INFORME N3 CALIBRACION DE SIFONES

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Tabla de contenidoINFORME DE LA PRCTICA N 3iCALIBRACION DE SIFONESiResumen.-i1OBJETIVOS DE LA PRCTICA11.1General:11.2Especficos:12APLICACIONES PRCTICAS13MARCO TERICO34ESQUEMA DE LA PRCTICA55HOJA DE LEVANTAMIENTO DE DATOS66PROCEDIMIENTO DE LA PRCTICA77CLCULOS77.1ANALISIS DE LOS RESULTADOS128CONCLUSION139RECOMENDACIONES13

INDICE DE ILUSTRACINESIlustracin 1: Sifn de un canal bajo un camino1Ilustracin 2: sifn en un desage2Ilustracin 3: sifn de un inodoro2

INDICE DE FIGURASfigura 1: Tanque de nivel constante y sifon5figura 2: tanque usado para medir el volumen de agua6figura 3: Equipo usado en laboratorio6

INDICE DE TABLASTabla 1: Datos7Tabla 2: Clculo del gasto mtodo volumtrico H=48cm8Tabla 3: Clculos del gasto H=48cm8Tabla 4: Clculos del gasto mtodo volumtrico H=58cm9Tabla 5: Calculo del gasto H=58cm9Tabla 6: Calculo del gasto mtodo volumtrico H=64cm9Tabla 7: clculo del gasto H=64cm9Tabla 8: Calculo del gasto mtodo volumtrico H=65.5cm10Tabla 9: Calculo del gasto H=65.5cm10Tabla 10: Gasto terico (formula)10Tabla 11: Gasto (mtodo volumtrico)11Tabla 12: Comparacin de los resultados obtenidos12

INDICE DE GRAFICASgrafica 1: Curva de calibracin del sifn (formula)11grafica 2: Curva de calibracin del sifn (mtodo volumtrico)11grafica 3: comparacin de gastos12

OBJETIVOS DE LA PRCTICAGeneral:

Determinar la curva de calibracin de un sifn (relacin entre el gasto y la carga).Especficos:

Calcular el gasto de un sifn por el mtodo volumtrico y por la ecuacin general de un orificio. Conocer el funcionamiento de un sifn. Calcular el coeficiente de gasto.APLICACIONES PRCTICAS

Ilustracin 1: Sifn de un canal bajo un caminoEn esta aplicacin se utiliza la variante ms antigua delsifn. Si un canal se encuentra a su paso con un obstculo que va a una cota ms baja que la del canal, y no se puede interrumpir, como otro canal, una carretera, etc., a menudo es ms conveniente interrumpir el canal con un tubo en forma de "U", salvando el obstculo por la parte inferior y retomando luego la cota del canal cuando el terreno vuelve a tener una cota adecuada. Puede ocurrir con cualquier otro tipo de obstculo.

Ilustracin 2: sifn en un desage

Ilustracin 3: sifn de un inodoroActualmente, una aplicacin comn de los sifones es en los desages de los aparatos sanitarios (fregaderos, lavabos, inodoros, etc.), para evitar que el mal olor de las materias en putrefaccin del alcantarillado salga por el orificio de desage de los aparatos. El modelo ms clsico (y el que mejor funciona hidrulicamente) consiste en un tubo en forma de "S" tumbada, de manera que, al desaguar el aparato, el agua llena las dos ramas del tubo, hasta el nivel de desage de la segunda, manteniendo un tapn de agua limpia que cierra la entrada de olores.En losinodoros, para conseguir un vaciado completo del agua sucia del sifn, se descarga la cisterna en el cubeto, el agua llena la primera curva del tubo y la segunda acta como un sifn invertido, aspirando el contenido del cubeto hasta que el nivel de agua baja y entra algo de aire.

MARCO TERICOLos conocimientos de ingeniera obtenidos en nuestra formacin, llevndolo a la realidad algunas obras de sistemas sanitarios, la topografa del ambiente exige una ejecucin de obras especiales como sifones invertidos, dada la necesidad de superar obstculos como, quebradas, ros, canalizaciones de aguas pluviales, aductoras, cruce de tneles subterrneos (metros), etc.El sifn normal surge como solucin a la necesidad de burlar un obstculo topogrfico y conducir un fluido mediante una tubera a presin, disendose como una tubera simple. Es notable la utilidad que tiene este tipo de estructuras no solo porque resuelve el problema de realizar grandes tramos de canal cuya construccin demandara mayores costos elevando el monto del proyecto. -Este tipo de estructura se justifica porque reduce los costos de un proyecto hacindolo ms econmico ahorrando tiempo de ejecucin. Nos permite vencer una elevacin y transportar el fluido de un punto de difcil acceso a otro. (1)El nombre desifnse daba a los dispositivos que permitan al agua de uncanaloacueducto, pasar por debajo de un camino o por una vaguada para retomar su nivel al otro lado y continuar su curso. Fsicamente se basa en losvasos comunicantes. El sifn ya era conocido por los romanos que lo utilizaban en susacueductos. Ms adelante se invent una variante invertida que permite a un lquido, al revs que el anterior, pasar por un obstculo situado a mayor altura que la superficie del mismo. Por analoga de uso con el primitivo, tom tambin el nombre de sifn. El ms elemental est formado por un tubo, en forma de "U" invertida, de ramas desiguales, con uno de sus extremos sumergido en el lquido, que asciende por el tubo a mayor altura que su superficie, desaguando por el otro extremo. Para que funcione, el orificio de salida debe estar por debajo de la superficie libre (el sifn, en la figura, funcionar mientras h2sea mayor que h1) pues funciona por diferencia de presiones, entre la superficie del lquido en la cubeta o recipiente y el punto de salida del ramal exterior, y debe estar lleno de lquido (cebado) ya que esa continuidad permite que la presin del lquido en el ramal de entrada cree la diferencia de presiones que eleva el fluido en hacia el otro ramal.El flujo no se interrumpe cuando el extremo sumergido quede fuera del agua; de hecho no es necesario que exista un recipiente inferior. El sifn funcionar mientras el orificio de salida est ms bajo que el nivel del lquido en el recipiente superior. (2)GASTO O CAUDALEl Volumen de fluido que pasa por un rea transversal perpendicular a la seccin recta de tubera en la unidad de tiempo se llama gasto o caudal, y lo designamos con la letra Q. Las unidades dependen del sistema usado (m3/s, L/s).

DESCRIPCIN Y FUNCIONAMIENTOLos sifones son estructura hidrulicas que se utilizan en canales para conducir el agua a travs de obstculos tales como un rio, una depresin del terreno u otro canal.Podemos diferenciar dos tipos de sifones en cuanto al principio de su funcionamiento: Sifn (normal) y Sifn invertido.

El sifn normal llamado simplemente sifn por la mayora de los autores conduce el agua pasando sobre el obstculo como se ilustra en la figura (a) y su funcionamiento del agua a la entrada; para iniciar su funcionamiento es necesario producir el vaco en el interior del conducto, entonces la diferencia de presin entre la entrada (Presin atmosfrica) y en el interior del conducto (Presin cero o prximo a cero) hace que el agua fluya en sentido ascendente al llegar a la crosta A, el agua cae por gravedad hacia la rama derecha dejando un vaco en la crosta lo que hace que el flujo sea continuo mientras no se introduzca aire en el conducto, por esta razn la entrada al sifn debe estar siempre ahogada. (1)El gasto o caudal se puede determinar de 2 maneras: Mtodo volumtrico consiste en calcular el volumen d agua que sale del sifn y dividirlo entre el tiempo que tardo en llenar dicho volumen.

V= volumenT=tiempo

El otro mtodo es utilizando la ecuacin general de un orificio:

Q= Gasto del sifn en C= Coeficiente de gasto adimensionalA=rea de la seccin transversal del sifn en g=Aceleracin de la gravedad en H=Carga del sifn en m

Para determinar el coeficiente de gasto se puede usar la expresin:

C=Coeficiente de gasto, adimensional=Coeficiente por entrada, adimensional (aproximadamente 0.83)D=Dimetro interior del sifnn=Coeficiente de rugosidad=0.009 PVCL=Largo del sifn(3)

1. Lizama, Richard ronald Palacio. buenas tareas. [En lnea] 17 de Enero de 2015. [Citado el: 19 de abril de 2015.] http://www.buenastareas.com/ensayos/Sifon/66840679.html.2. wikipedia. wikipedia. wikipedia. [En lnea] 6 de abril de 2015. [Citado el: 19 de abril de 2015.] http://es.wikipedia.org/wiki/Sif%C3%B3n#Aplicaciones.3. hidralica, Manual de practicas de. manual de practicas. tarija: s.n., 2015.

ESQUEMA DE LA PRCTICA

figura 1: Tanque de nivel constante y sifon

figura 2: tanque usado para medir el volumen de agua

figura 3: Equipo usado en laboratorioHOJA DE LEVANTAMIENTO DE DATOS

PROCEDIMIENTO DE LA PRCTICA

1. Primeramente se medir el dimetro interior y longitud del sifn; y se anotara del material que esta echo.2. Seguido se procede a la realizacin de la prctica para se debe llenar el tanque de volumen constante y procurar que ese volumen se mantenga constante.3. Se pone a funcionar el sifn a una altura lo mayor posible para que la carga sea mnima.4. Se toma los tiempos que tarda en subir 5 cm de agua dentro del tanque usado para recibir el agua del sifn.5. Se repiten los pasos 3 y 4, para 4 cargas de sifn diferentes.

CLCULOS DATOS:materialPVC

Dimetro interiorD:19,05mm

LongitudL:3m

Aceleracin de la gravedadg:9.81m/s^2

rea transversal del sifnA:2.85*10-4m^2

Tabla 1: Datos1.- Primera medicin H=48cm

Calculo del gasto usando el mtodo volumtrico

tiempodimetro del tanquealtura tanquevolumengasto

t(s)(m)h(m)V(m^3)Q(m^3/s)

14,140,3620,050,005150,00036394

11,30,3640,050,005200,00046045

12,710,3660,050,005260,00041388

12,550,3680,050,005320,00042375

PROMEDIO0,00041551

Tabla 2: Clculo del gasto mtodo volumtrico H=48cm

Calculo usando la ecuacin del gasto de un orificio

Coeficiente de gasto

Gasto

altura tanquetiempocarga sifngastocoeficiente

h(m)t(s)H(m)Q(m^3/s)C

0,0514,140,480,000513480,58704614

0,0511,30,480,000513480,58704614

0,0512,710,480,000513480,58704614

0,0512,550,480,000513480,58704614

Tabla 3: Clculos del gasto H=48cm2.- Segunda medicin H=58cmtiempodiametro del tanquealtura tanquevolumengasto

t(s)(m)h(m)V(m^3)Q(m^3/s)

12,630,3620,050,005150,00040745

8,60,3640,050,005200,00060501

10,950,3660,050,005260,00048041

10,270,3680,050,005320,00051783

PROMEDIO0,00050267

Tabla 4: Clculos del gasto mtodo volumtrico H=58cmaltura tanquetiempocarga sifngastocoeficiente

h(m)t(s)H(m)Q(m^3/s)C

0,0514,140,580,000564440,58704614

0,0511,30,580,000564440,58704614

0,0512,710,580,000564440,58704614

0,0512,550,580,000564440,58704614

Tabla 5: Calculo del gasto H=58cm3.- Tercera medicin H=64cmtiempodiametro del tanquealtura tanquevolumengasto

t(s)(m)h(m)V(m^3)Q(m^3/s)

10,880,3620,050,005150,00047299

7,60,3640,050,005200,00068462

10,850,3660,050,005260,00048483

9,010,3680,050,005320,00059024

PROMEDIO0,00055817

Tabla 6: Calculo del gasto mtodo volumtrico H=64cmaltura tanquetiempocarga sifngastocoeficiente

h(m)t(s)H(m)Q(m^3/s)C

0,0514,140,640,000592910,58704614

0,0511,30,640,000592910,58704614

0,0512,710,640,000592910,58704614

0,0512,550,640,000592910,58704614

Tabla 7: clculo del gasto H=64cm

4.- Cuarta medicin H=65.5cm

tiempodiametro del tanquealtura tanquevolumengasto

t(s)(m)h(m)V(m^3)Q(m^3/s)

10,270,3620,050,005150,00050108

8,140,3640,050,005200,0006392

10,060,3660,050,005260,00052291

9,160,3680,050,005320,00058058

PROMEDIO0,00056094

Tabla 8: Calculo del gasto mtodo volumtrico H=65.5cmaltura tanquetiempocarga sifngastocoeficiente

h(m)t(s)H(m)Q(m^3/s)C

0,0514,140,6550,000599820,58704614

0,0511,30,6550,000599820,58704614

0,0512,710,6550,000599820,58704614

0,0512,550,6550,000599820,58704614

Tabla 9: Calculo del gasto H=65.5cm

DETERMINACION DE LA CURVA DE CALIBRACION DEL SIFON

Gasto calculado mediante la frmula general de gasto de un orificio. Q = 0,0007H0,5

FORMULA

carga sifngasto

0,480,00051348

0,580,00056444

0,640,00059291

0,6550,00059982

Tabla 10: Gasto terico (formula)

grafica 1: Curva de calibracin del sifn (formula) Gasto calculado por el mtodo volumtrico. Q = 0,0009H0,9908METODO VOLUMETRICO

carga sifngasto

0,480,00041551

0,580,00050267

0,640,00055817

0,6550,00056094

Tabla 11: Gasto (mtodo volumtrico)

grafica 2: Curva de calibracin del sifn (mtodo volumtrico)

ANALISIS DE LOS RESULTADOS

Viendo el resultado de los gastos obtenidos se puede observar fcil mente que el gasto obtenido por el mtodo volumtrico es menor al resultado obtenido mediante la frmula del gasto de un orificio.Haciendo clculos se puede verificar que los valores varan desde un 19% hasta un 5% dependiendo de la altura a la q se encuentren.Esta variacin en los valores se debe a un error al momento de tomar los datos del tiempo ya que nosotros como humanos no somos perfectos y al momento de recabar esa informacin no se pudo tomar un valor exacto; adems se debe tomar en cuenta que el tanque proporciona para medir los volmenes su dimetro variaba.

HMtodoVolumtricaformulavariacion

cmgastogasto%

480,0004155070,0005134819.08

580,0005026750,0005644410,94

640,0005581720,000592915,85

65.50,0005609430,000599826,48

Tabla 12: Comparacin de los resultados obtenidos

grafica 3: comparacin de gastos

CONCLUSION

Se pudo llegar a los objetivos propuestos en la presente practica. Los resultado del gasto obtenido varian desde un 19% hasta un 5%.RECOMENDACIONES

Se recomienda tener mas cautela o cuidado al momento de recabar los datos de la practico ya que los mismo pueden o no llegar a influir en los clculos realizados.

Bibliografa1. Lizama, Richard ronald Palacio. buenas tareas. [En lnea] 17 de Enero de 2015. [Citado el: 19 de abril de 2015.] http://www.buenastareas.com/ensayos/Sifon/66840679.html.2. wikipedia. wikipedia. wikipedia. [En lnea] 6 de abril de 2015. [Citado el: 19 de abril de 2015.] http://es.wikipedia.org/wiki/Sif%C3%B3n#Aplicaciones.3. hidralica, Manual de practicas de. manual de practicas. tarija: s.n., 2015.

INFORME N3 CALIBRACIN DE SIFNES

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