UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME DE LABORATORIO N° 03DOCENTE:

ING. SANDRO GUTIERREZ SAMANEZ

PRESENTADO POR:

MORALES HUAMAN, Ronald 124186

MUÑIZ HUAMAN, Dante 124187

VIVANCO GAMARRA, Diego Giovani 1241….

………………………………………………………………

MECÁNICA DE FLUIDOS II

SEMESTRE

2014 - II CUSCO-PERU

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II

PRESENTACIÓN

El presente informe está presentado para el estudio y formación de los estudiantes de

ingeniería civil, además para las personas interesadas en conocer este tema, la cual

es de mucha importancia porque gracias al entendimiento de estos fenómenos

podemos diseñar y construir obras en los que se requiera del conocimiento de éste

tema.

En este informe le presentamos la manera más sencilla de entender e interpretar los

datos obtenidos en el laboratorio de “PERDIDA DE CARGAS LOCALES EN

TUBERIAS”, además de como calcular y dar solución a los diferentes problemas que

se plantearon en este ensayo de laboratorio.

Deseamos que encuentre agradable el presente informe y sepa pasar por alto los

errores cometidos.

1

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II

PERDIDA DE CARGAS LOCALES EN TUBERIAS

1. OBJETIVOS. Determinar experimentalmente las pérdidas que se producen en cada

accesorio. Determinar los factores de pérdida K L para cada accesorio Analizar el comportamiento del coeficiente K L en función del caudal.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO.

El estudio de las pérdidas de energía que sufre una corriente cuando circula a través de un circuito hidráulico es vital en los procesos industriales que manejan fluidos. Las pérdidas de energía de un fluido cuando circula a través de una tubería a presión constante, se deben fundamentalmente a:

a. Variaciones de la energía potencial del fluido.b. Variaciones de la energía cinética.c. Fricción o rozamiento.

EL equipo fme05 de pérdidas de carga locales estudia las pérdidas de energía cinética de un fluido que circula por la tubería (agua). Las pérdidas de carga que sufre el fluido al atravesar cada uno de estos elementos expresados en metros de fluido, puede expresarse en cargas cinéticas, según la siguiente expresión:

∆ h= k∗V2

2 g

Donde :

K :coeficientede perdidas decarga .

V :velocidad del fluido .

∆ h: diferenciadealturamanométrica .

g : gravedad

Debido a la complejidad del flujo de muchos accesorios, K es usualmente determinado por experimentos. Para el experimento del tubo, la pérdida de carga se calcula a partir de dos lecturas manométricas, tomadas antes y después de cada instalación, y K se determina como:

K= ∆hV 2

2g

2

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II

3. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO.

A. FME00 BANCO HIDRÁULICO - DESCRIPCION.

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 ha 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.

Tubo de nivel provisto de escala que indica el nivel de agua del depósito superior. Caudal regulado mediante una 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.

Fabricado con materiales resistentes a la corrosión lo que garantiza una larga vida útil del equipo.

Bomba centrífuga.

Interruptor de puesta en marcha de la bomba, seguridad y piloto de encendido.

Cada módulo se suministra completo y es de fácil y rápida conexión al banco, maximizando 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: Módulos tipo “FME”, Equipo de Fricción en Tuberías “AFT”, etc., lo que aumenta la rentabilidad.

3

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II

Especificaciones técnicas.

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 l./min, a 20,1-12,8 m, monofásica 220V./50Hz o 110V./60Hz.

Rodete de acero inoxidable. Capacidad del depósito sumidero: 165 l. Canal pequeño: 8 l. Medida de caudal: depósito volumétrico calibrado de 0-7 l. para caudales bajos

y de 0-40 l. para caudales altos. 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 aproximadamente. Peso: 70 Kg aproximadamente.

B. FME05. PÉRDIDAS DE CARGAS LOCALES.

Este módulo puede trabajar con el Banco Hidráulico (FME00) o con el Grupo de Alimentación Hidráulica Básico (FME00/B). 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, debidas a variaciones 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.

4

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II

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.

Llenado de los tubos manométricos. Medida del caudal. Medida de pérdidas de carga para un codo corto de 90º. Medida de pérdidas de carga para un codo mediano de 90º. Medida de pérdidas de carga para una curva de 90º. Medida de pérdidas de carga para un ensanchamiento 25/40. Medida de pérdidas de carga para un estrechamiento 40/25. Medida de pérdidas de carga para un cambio brusco de dirección tipo inglete. Medida de pérdidas de carga para una válvula de membrana.

Especificaciones técnicas.

a) Manómetros. Rango de los dos manómetros tipo Bourdon: 0 a 2,5 bar. Rango de los manómetros diferenciales: 0 a 500mm. Numero de los tubos manométricos: 12.

b) Tuberías rígidas de PVC: Diámetro interior: 25mm. Diámetro exterior: 32mm.

c) Tuberías flexibles: Toma de presión - manómetro diferencial, diámetro exterior: 10mm. Presurizar el equipo. Diámetro exterior: 6mm. Desagüe. Diámetro exterior: 25mm.

d) Ensanchamiento de 25/40mm. Estrechamiento de 40/25.

e) Válvulas: Válvulas de membrana. Diámetro de 25mm. Anti-retorno: 6mm. Sistema de conexión rápida incorporado.

Dimensiones y peso.

Dimensiones: 750 x 550 x 950mm. Aproximadamente. Peso: 10 Kg. Aproximadamente.

5

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II

4. MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR EN EL ENSAYO.

Banco hidráulico Equipo de pérdidas de carga Nivel de mano. Cronometro. Termómetro.

6

BANCO HIDRÁULICO EQUIPO DE PÉRDIDAS DE CARGA.

CRONOMETRO. PROBETA.

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II

5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.5.1 Procedimiento de llenado de los tubos manométricos.a. Nivelar el aparato sobre el banco hidráulico auxiliándose del nivel de mano y

de los tornillos de soporte ajustables.b. Cierre la válvula de control de flujo del banco hidráulico y cierre también la

válvula de control del flujo del equipo.c. Compruebe que la válvula de membrana del equipo fm05 esté abierta.d. Compruebe que las válvulas que dan acceso a los tubos manométricos y la del

colector superior están abiertas.e. Conecte la bomba y abra completamente la válvula. Simultáneamente abra

lentamente la válvula ¿). Espere unos minutos hasta que los tubos manométricos estén completamente llenos y que queden burbujas de aire en su interior.

f. Verifique que las mangueras de conexión atrás el panel, estén libres de burbujas de aire.

g. Cierre(vc) y a continuación (vcc) . Este completamente seguro de que el equipo quede estancado, es decir, que no salga ni entre agua.

h. Apague la bomba del banco.i. Desconecte la válvula anti retorno y abra la válvula de purga.j. Abra con cuidado la válvula (vcc) , se puede observar como los tubos

manométricos se llenan de aire.k. Una vez que el nivel requerido se ha alcanzado (70-80mm) cierre (vcc) y

conecte otra vez la válvula anti retorno y cierre la válvula de purga.l. Todos los tubos deben haber alcanzado el mismo nivel.

5.2 para los accesorios (codo largo de 90°, curva de 90°, ensanchamiento, estrechamiento y válvula de membrana).

a. Cierre las válvulas 9−10 y11−12 de los tubos manométricos correspondientes al codo corto y al inglete, con el fin de aislar dichos accesorios y realizar el ensayo con los demás accesorios.

b. Alcanzando del nivel requerido de 70−.80mm , encienda la bomba y vaya abriendo ligeramente la válvula del banco hidráulico (VC ) , a la vez que va abriendo la válvula de control del equipo (vcc) .

c. Esto ha de hacerse muy suavemente para evitar que la medida so nos vaya de la escala tanto superior como inferiormente.

d. Una vez abierta completamente la válvula de banco hidráulico(vc) ,regule el caudal con la válvula de control del equipo.

e. Anote las lecturas indicadas en los tubos manométricos asociados con los accesorios seleccionados en esta parte del ensayo y los valore que marquen los manómetros de Bourdon.

f. Determine el caudal de agua, anotando todos esos valores.g. Repita los casos anteriores variando el caudal mediante la acción de

combinada de cierre de las válvulas de control del equipo y del banco hidráulico.

7

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II

5.3 Para accesorios (codo corto de 90°, inglete y válvula de membrana)

a. Cierre las válvulas 1−2 ,3−4 ,5−6 , y7−8 de los tubos manométricos correspondientes al codo largo, ensanchamiento, contracción y codo medio, con el fin de aislar ichos accesorios y realizar el ensayo con los demás accesorios. Cabe señalar que la válvula de membrana se ensaya en ambas partes del experimento.

b. Encienda la bomba y vaya abriendo ligeramente la válvula del banco (vc) , a la vez que vaya abriendo la válvula de control del equipo.

c. La mediada a la entrada de la válvula de membrana nos dará el manómetro de Bourdon de la izquierda, y la salida nos dará el manómetro de Bourdon de la derecha.

d. Una vez abierta completamente la válvula dl banco hidráulico, regule el caudal con la válvula de control.

e. Anote los valores de las lecturas indicadas en los tubos manométricos asociados con los accesorios seleccionados en esta pare del ensayo, y los valores que marquen los manómetros de Borudon.

f. Determine el caudal del agua, anotando todos esos valores.

6. DATOS Y CALCULOS.

7. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES:

8

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II

9