I. INTRODUCCIONLa tecnologa actual ha desarrollado nuevos equipos e instrumentos de medicin para laboratorios de Hidrulica, lo cual permite mejorar los usos y resultados de las prcticas. Cabe sealar que a pesar de los avances logrados en la teora Hidrulica, la investigacin en laboratorios ha aumentado en vez de disminuir.En la actualidad, la tendencia mundial es de preservar el medio ambiente y mejorar los usos y aprovechamientos de los recursos naturales, para lo cual resulta indispensable contar con un laboratorio de Hidrulica, actual y bien equipado, capaz de responder a las necesidades regionales, adems de atender a la docencia e investigacin en el nivel licenciatura y posgrado.En el laboratorio que se trabaja, hemos tomado los caudales respectivos utilizando el equipo denominado: Manmetro de agua, lo cual es muy importante para determinar la perdida de cargas, trabajando tanto para laminar como para turbulento.Tambin debemos de calcular velocidades, ya teniendo los caudales y el dimetro respectivo y adems calcular el f (Factor de Friccin).En este ensayo vamos a determinar a travs de las maquinas e instrumentos hidrulicos como son el banco hidrulico y el Manmetro de H2o, las medidas de los caudales, obteniendo las velocidades, para posteriormente poder hallar las perdidas de cargas de friccin de la tubera, el factor de carga y la determinacin del numero de Reynolds para los diferentes regmenes con los dems datos ya encontrados.

II. MARCO TEORICOPara la de terminacin de caudales y posteriormente las velocidades y el nmero de Reynolds, hemos empleado casi siempre lo que es el Banco Hidrulico y adems la diferencia es que en este ensayo hemos utilizado El manmetro de H2o.Para un mejor estudio y comprensin de los temas, tanto en clase como en el laboratorio se ha hecho uso de las siguientes bibliografas, el libro de Arturo rocha felices, apuntes de aula y laboratorio. Para determinar caudales, se sabe que el caudal es volumen sobre el tiempo, y se emplea la formula siguiente:

En la cual despejando: Podemos hallar la velocidad:

Para el mejor entendimiento del tema se dar las siguientes definiciones:Caudal: Caudal es la cantidad de fluido que avanza en una unidad de tiempo. Se denomina tambin "Caudal volumtrico" o "ndice de flujo fluido".que puede ser expresado en masa o en volumen.Numero de Reynolds: El nmero de Reynolds (Re) es un nmero adimensional utilizado en mecnica de fluidos, diseo de reactores y fenmenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido.El nmero de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensin tpica de un flujo en una expresin adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinmica de fluidos. Dicho nmero o combinacin adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (nmero de Reynolds pequeo) o turbulento (nmero de Reynolds grande). Desde un punto de vista matemtico el nmero de Reynolds de un problema o situacin concreta se define por medio de la siguiente frmula:

PRDIDA DE CARGALa prdida de carga en una tubera o canal, es la prdida de energa dinmica del fluido debido a la friccin de las partculas del fluido entre s y contra las paredes de la tubera que las contiene. Las prdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de direccin, la presencia de una vlvula, etcPerdida de carga por friccin en Tuberas:Para el clculo de las prdidas de carga por friccin (hf) se emplea la formula de Darcy la cual es la siguiente:

De donde:Hf= Perdida de carga por FriccinF=Factor de FriccinLa prdida de carga continua es directamente proporcional a la velocidad del lquido y a la longitud del tramo de tubera que estamos considerando, e inversamente proporcional a su dimetro.El factor de friccin (f) es adimensional y es funcin del nmero de Reynolds y de la rugosidad relativa de la tubera, parmetro que da idea de la magnitud de las asperezas de su superficie interior:

Es un hecho demostrado que la rugosidad relativa no influye sobre f en rgimen laminar (Re < 2000), ya que el rozamiento se debe fundamentalmente a la friccin de unas capas de fluido sobre otras y no de stas sobre las paredes de la tubera. Sin embargo, para Re > 2000 las cosas cambian y la rugosidad relativa adquiere notable importancia, como veremos posteriormente.Para determinar el valor del factor de Friccin cuando es un flujo laminar se utiliza la siguiente formula:

Para determinar el valor del factor de Friccin cuando es un flujo turbulento se utiliza la Formula de Nikuradse o la formula de Colebrook:

Nikuradse: Colebrook: EQUIPOS DE TRABAJO: En el ensayo se utilizo lo siguiente: Un banco hidrulico Equipo de Perdidas de carga en un Tubera FME07 Cronometro Conductores de agua (manguera 6 mm) El fluido agua esencialmente. Probeta. Termmetro. Los apuntes y calculadoras. Esencialmente la habilidad del estudiante y su desenvolvimiento en prctica.

BANCO HIDRAULICO

A- ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES:a. Estructura inoxidable.b. Tornillos, tuercas, chapas y otros elementos metlicos de acero inoxidable.c. Diagrama en panel frontal con similar distribucin que los elementos en el equipo real.d. Conexiones rpidas para adaptacin a la fuente hidrulica de alimentacin.

PROBETALa probeta o cilindro graduable es un instrumento volumtrico, que permite medir volmenes considerables con un ligero grado de inexactitud. Sirve para contener lquidos. CRONOMETROEs un dispositivo para medir el tiempo. En el ensayo se utiliza para registrar el tiempo en el cual se obtiene un volumen de agua.

EQUIPO DE PERDIDAS DE CARGA EN UNA TUBERIA FME07El mdulo consta de los siguientes elementos que se emplean en combinacin con el Banco Hidrulico (FME00) el Grupo de Alimentacin Hidrulica Bsico (FME00/B): Una tubera con conector rpido que se acopla a la boquilla de salida de agua del Banco Hidrulico (FME00) del Grupo de Alimentacin Hidrulica Bsico (FME00/B).Tubera metlica de prueba de dimetro exterior de 6 mm. y dimetro interior de 4 mm. Un manmetro diferencial de columna de agua. Depsito de altura constante. Dos manmetros tipo Bourdon.ESPECIFICACIONES ESTRUCTURALES: a. Estructura inoxidable.b. Tornillos, tuercas, chapas y otros elementos metlicos de acero inoxidable.c. Diagrama en panel frontal con similar distribucin que los elementos en el equipo real.d. Conexiones rpidas para adaptacin a la fuente hidrulica de alimentacin.

DATOS TCNICOS:a. Tubera de prueba de 4 mm. de dimetro interior, 6 mm. de dimetro exterior y 500 mm. de longitud.b. 1 manmetro diferencial de columna de agua.c. Escala del manmetro: 0 a 500 mm. (agua).d. 2 manmetros tipo Bourdon, rango: 0 a 2 bar.e. Depsito de altura constante.f. Sistema de conexin rpida incorporado.g. Estructura de aluminio anodizado y paneles en acero pintado.h. Dimensiones: 330 x 330 x 900 mm. aprox. Peso: 30 Kg. aprox.

CLCULOSDARCY-WEISBACH h = f (L / D) (v2 / 2g)

En funcin del caudal la expresin queda de la siguiente forma:h = 0,0826 f (Q2/D5) L

En donde: h: prdida de carga o de energa (m) f: coeficiente de friccin (a dimensional) L: longitud de la tubera (m) D: dimetro interno de la tubera (m) v: velocidad media (m/s) g: aceleracin de la gravedad (m/s2) Q: caudal (m3/s) El coeficiente de friccin f es funcin del nmero de Reynolds (Re) y del coeficiente de rugosidad o rugosidad relativa de las paredes de la tubera (r):f = f (Re, r); Re = D v / ; r = / D : densidad del agua (kg/m3). : viscosidad del agua (Ns/m2). : rugosidad absoluta de la tubera (m)MANNINGh = 10,3 n2 (Q2/D5,33) L

En donde: h: prdida de carga o de energa (m) n: coeficiente de rugosidad (a dimensional) D: dimetro interno de la tubera (m) Q: caudal (m3/s) L: longitud de la tubera (m) HAZEN-WILLIAMSh = 10,3 n2 (Q2/D5,33) L

En donde: h: prdida de carga o de energa (m) n: coeficiente de rugosidad (a dimensional) D: dimetro interno de la tubera (m) Q: caudal (m3/s) L: longitud de la tubera (m) HAZEN-WILLIAMSh = 10,674 [Q1,852/ (C1,852 D4,871)] L

En donde: h: prdida de carga o de energa (m) Q: caudal (m3/s) C: coeficiente de rugosidad (a dimensional) D: dimetro interno de la tubera (m) L: longitud de la tubera (m) SCIMENI Se emplea para tuberas de fibrocemento. La frmula es la siguiente:h = 9,84 10-4 (Q1,786/D4,786) L

En donde: h: prdida de carga o energa (m) Q: caudal (m3/s) D: dimetro interno de la tubera (m) L: longitud de la tubera (m) SCOBEY h = 4,098 10-3 K (Q1,9/D1,1) L

En donde: h: prdida de carga o de energa (m) K: coeficiente de rugosidad de Scobey (adimensional) Q: caudal (m3/s) D: dimetro interno de la tubera (m) L: longitud de la tubera (m).PRDIDAS DE CARGA EN SINGULARIDADES h = K (v2 / 2g)

En donde: h: prdida de carga o de energa (m) K: coeficiente emprico (adimensional) v: velocidad media del flujo (m/s) g: aceleracin de la gravedad (m/s2)

La imagen inferior muestra los tres estados de inundacin:

Inundacin laminar Cambio de inundacin laminar a turbulenta Inundacin turbulenta

Viscosidad del cinemtica del agua (mm/s) =

En donde: H: perdida de carga (m) F: coeficiente de friccion L: longitud de la tubera (m) V: velocidad media (m/s) G: aceleracin de la gravedad (m/s2)

PRACTICA N 01: PERDIDA DE CARGA EN TUBERIAS PARA UN REGIMEN TURBULENTO

OBJETIVO:Investigar como varia la perdida de carga por rozamiento con velocidades altas a lo larga de una tubera de prueba cilndrica. MATERIAL NECESARIO:

Banco Hidrulico FME00 o Grupo Hidrulico FME00B. Equipo de perdidas de carga en una tubera FME07. Cronometro. Termmetro. Probeta.

PROCEDIMIENTO:

Situar el equipo sobre las guas del canal del Banco Hidrulico o sobre la base del grupo hidrulico. Conectar el conducto flexible de entrada del aparato directamente a la boca de impulsin del Banco. Poner V1 cerrada y VT1 en posicin turbulento. Cerrar la vlvula de control de caudal del grupo o Banco Hidrulico. Poner en marcha la bomba y abrir la vlvula de control de la alimentacin. Abrir completamente la vlvula de control V2 para preparar el tubo de prueba y el resto de los conductos. Utilizar las vlvulas de 3 vas VT3 del manmetro de agua, para permitir que esta circule por todos los conductos hasta que todo el aire haya sido expulsado. Seleccionar los manmetros Bourdon con VT2 y VT3, cuando se obtengan altas presiones. Una vez preparado el equipo se procede a la toma de datos. Para conseguir el mximo caudal, abrir completamente la vlvula V2 del equipo. Tome las lecturas en los manmetros. Mediante la probeta graduada mida el caudal en funcin de la apertura de la vlvula V2. Determine la velocidad media de la corriente. Mida la temperatura del agua.

TABLAS DE MEDIDAS, CALCULOS Y RESULTADOSAntes de completar las distintas tablas y calcular tablas y calcular los valores necesarios, conviene tener en cuenta los siguientes datos:LONGITUD DE LA TUBERIA =500,00mm

DIAMETRO DE LA TUBERIA = 4,00mm

TEMPERATURA DEL AGUA =28,00C

TemperaturaViscosidad CinemticaV(m2/s)

288.94x10-7

308.03x10-7

Se anota en la tabla las medidas realizadas de los distintos caudales y de sus respectivas lecturas de escala en los manmetros con el fin de hallar, en cada caso, la prdida de carga por rozamiento del agua a su paso por el conducto de pruebas (que vendr dada, lgicamente, por la diferencia de alturas).Con los Valores del caudal y del rea de la seccin transversal del tubo, calcular y anotar los valores de la velocidad media de la corriente, V. DATOS:PRUEBAVOLUMEN (ml)PROMEDIO DEL VOLUMEN (ml)TIEMPO (seg)PROMEDIO DEL TIEMPO (seg.)BARMETRO SUPERIOR (Bar)BARMETRO INFERIOR (Bar)

1.00152.00152.335.115.100.450.35

153.005.20

152.005.00

2.00164.00144.673.813.271.000.80

122.002.81

148.003.18

3.00120.00131.002.502.521.391.10

122.002.14

151.002.93

4.00104.00113.001.871.971.701.36

111.001.93

124.002.12

5.00152.00156.003.954.030.800.50

166.004.23

150.003.92

CALCULOS Y RESULTADOS:PRUEBAVOLUMEN (ml)TIEMPO (seg)BARMETRO SUPERIOR (Bar)BARMETRO INFERIOR (Bar)Perdida de carga (m.c.a)

1152.335.100.450.350.10

2144.673.271.000.800.20

3131.002.521.391.100.29

4113.001.971.701.360.34

5156.004.030.800.500.30

LONGITUD DE LA TUBERIA =500.00mm0.50m

DIAMETRO DE LA TUBERIA = 4.00mm

TEMPERATURA DEL AGUA =28.00grados centigrados

1 BAR=10197.20 Mm=10.1972 m

PRACTICA N 02: DETERMINACION DEL FACTOR PERDIDA DE CARGA EN UN REGIMEN TURBULENTO

A partir de la ecuacin de Darcy y de los resultados obtenidos en la prctica anterior, vamos a determinar el valor de f.Para ello, determnese, en funcin del caudal y de las perdidas de carga obtenidas, el factor de perdida de carga. DATOS:

D= 4mm= 0.004 m

Donde:

L= 500 mm= 0.500 m

PRACTICA N 03: DETERMINACION DEL NMERO DE REYNOLDS PARA UN REGIMEN TURBULENTOCon los datos obtenidos en la prctica 1, completar la siguiente tabla de valores, haciendo uso de la ecuacin del nmero de Reynolds: DATOS: D=0.004mViscosidad cinemtica:Temperatura de agua de ensayo 28.0 cInterpolando:TemperaturaViscosidad CinemticaV(m2/s)

258.94x10-7

308.03x10-7

= 9.6134 x10-7 m2/s

Frmulas a utilizar:Q = V / TDonde: V= volumen T=tiempo V = Q / A Donde: V= velocidad A= rea

Re =

PRACTICA N 04: PERDIDA DE CARGA EN UNA TUBERIA PARA REGIMEN LAMINAR

OBJETIVO:Investigar como varia la perdida de carga por rozamiento con velocidades bajas de corriente a lo larga de una tubera de prueba cilndrica. MATERIAL NECESARIO:

Banco Hidrulico FME00 o Grupo Hidrulico FME00B. Equipo de perdidas de carga en una tubera FME07. Cronometro. Termmetro. Probeta.

PROCEDIMIENTO:

Situar el equipo sobre las guas del canal del Banco Hidrulico o sobre la base del grupo hidrulico. Conectar el conducto flexible de entrada del aparato directamente a la boca de impulsin del Banco o Grupo. Poner V1 cerrada y VT1 en posicin Laminar ( V1 abierta). Preparar el manmetro de agua. Ponga en marcha la bomba y abrir la vlvula de flujo del Banco o Grupo. Llene el deposito de altura constante y ajustar dicha apertura para que el rebosadero descargue agua estando tambin completamente abierta la vlvula V2 de control del aparato. Abra completamente la vlvula de control V2 para preparar el tubo de prueba y el resto de los conductos. Utilice las vlvulas de 3 vas del manmetro de agua, para permitir que esta circule por todos los conductos hasta que todo el aire haya sido expulsado.

Seleccionar el manmetro de agua con VT2 y VT3. Una vez preparado el equipo se procede a la toma de datos. Para conseguir el mximo caudal, abrir completamente la vlvula V2 del equipo. Repita la operacin anterior para distintas posiciones de la vlvula de control.

PRACTICA N 05: DETERMINACION DEL FACTOR DE PERDIDA DE CARGA f PARA UNA TUBERIA EN REGIMEN LAMINAR

DATOS:Con los valores del caudal y del area de la seccin transversal del tubo, calcular y anotar los valores de la velocidad media V de la corriente.Con ayuda de la ecuacin de Darcy, determinar el valor de f.

D= 4mm= 0.004 m

L= 500 mm= 0.500 m

PRACTICA N 06: DETERMINACION DEL NUMERO DE REYNOLDS PARA EL REGIMEN LAMINARCon ayuda de los resultados obtenidos en las anteriores practicas y haciendo uso de la siguiente ecuacin vamos a completar la siguiente tabla de valores.

DATOSD=0.004mViscosidad cinemtica:Temperatura de agua de ensayo 28. c

= 9.6134 x10-7 m2/s

III. CONCLUSIONES GENERALES

Se determino la prdida de carga en tuberas, de igual manera se hallo el factor de prdida de carga y tambin se determino el nmero de Reynolds para un rgimen turbulento. Se determin la prdida de carga en tuberas, de igual manera se hallo el factor de prdida de carga y tambin se determino el nmero de Reynolds para un rgimen laminar. para hallar todo lo mencionado anteriormente se tuvo que hallar los caudales respectivos, hallando lgicamente los volmenes y tiempos, usando una probeta y un cronometro, y de igual manea se hallo lecturas del manmetro de bourdon (bar) y de agua en mm.c.a. La utilizacin de los equipos de laboratorio en general, pero sobre todo la utilizacin del equipo de prdidas de carga en una tubera fme07, fue de vital importancia para poder determinar los diferentes clculos a presentar.

IV. RECOMENDACIONES Antes de iniciar la prctica asegure la tubera de prueba a las uniones universales y verifique que tengan anillo retenedor, y se encuentren debidamente ajustadas para evitar fugas del fluido por este sitio. Inserte las mangueras de los manmetros en los racores de ajuste rpido hasta que sienta que lleg al fondo. Abra las vlvulas de purga y cirrelas cuando observe que las mangueras de purga entregan un flujo continuo libre de burbujas. Tome los datos de diferencia de presin y caudal para frecuencias entre ms mediciones tome mejor ser la aproximacin de la curva experimental. Una vez preparado el equipo se proceder a tomar los datos Para conseguir el mximo caudal abrir completamente la vlvula v2 del aparato. Para realizar el estudio se deber tomar en cuenta la diferenciacin entre los flujos laminares y los turbulentos para lo cual recurriremos al nmero de Reynolds.V. ANEXOS