Práctica No.1 Q vs ΔH grupo B

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PREPARÓ: Ing. IVÁN PÉREZ FACULTAD DE INGENIERÍA
Ing. JUAN VÁZQUEZ UADY

ASIGNATURA:

HIDRÁULICA DE TUBERÍAS Y CANALES



LABORATORIO
DE
HIDRÁULICA
Y
TUBERÍA DE CANALES

PRÁCTICA NO. 1
MI GEORGINA E. CARRILLO MARTÍNEZ

Instrucciones:
Leer a detalle la práctica número 1 y el capítulo 8 del libro de Hidráulica General, Gilberto Sotelo Ávila.

Llevar impresa a la clase de inducción la práctica número 1, mínimo 2 por equipo.

Llevar impresa una página con los siguientes datos: número y nombre de la práctica, número del equipo, nombre del equipo, nombre de los integrantes del equipo, fecha de realización de la práctica y la tabla para los datos experimentales.

Fecha inducción práctica no. 1: Miércoles 11 de Enero 2017, 7:15 p.m.

PRÁCTICA No. 1

CAUDAL DE CIRCULACIÓN ( Q ) vs ( ΔH ) PÉRDIDA DE CARGA

OBJETIVO :

Determinar la pérdida de energía que experimenta un fluido incompresible que circula a presión en una tubería.

MATERIAL:
Agua libre de impurezas.
Aparato de red de tuberías (banco hidráulico, tubos y accesorios).
Medidor digital de presión (0 a 2000 milibares) con válvula de purga.
Termómetro en grados Celsius, cronómetro digital.
Nivel de burbuja y nivel de manguera.
Paños de tela de secar.
Flexómetro (cada equipo de trabajo debe traer el suyo).

METODOLOGÍA:
Midiendo las cargas de presión (P/γ) con un manómetro digital en la entrada y la salida de un tramo de tubería y determinando el gasto Q asociado a ellas.

DESARROLLO:

Calibración del medidor digital de presión

Para la operación segura del medidor digital de presión es indispensable leer y guiarse del manual de operación del aparato.



Medidor digital de presión (manómetro)

Antes de conectar el instrumento (manómetro) al Aparato de red de tuberías, pulsa la tecla ON/OFF una vez para encenderlo. Pulsando la tecla SCALE puedes elegir las unidades de medida de tu conveniencia. Asegúrate que los conectores del manómetro estén libres, esto es, sometidos a la presión atmosférica y presiona la tecla ZERO para fijar en cero los valores actuales de lectura. Esta condición permanecerá aún después de apagado el manómetro. Apaga el instrumento pulsando la tecla ON/OFF.

Instala la válvula de purga de burbujas de aire en el conector de entrada positivo (+) del manómetro.


Preparación conveniente del banco hidráulico y del arreglo
de tuberías para la obtención de datos experimentales

Para la identificación de las partes refiérete a la Fig. 1.

Asegúrate que el banco hidráulico tenga suficiente agua. Esto lo consigues si el nivel del agua está a ras o apenas por debajo de la superficie inferior del tanque volumétrico del banco. En caso contrario consulta con el encargado!!

Sitúa el amortiguador del tanque volumétrico alineado con el canal de desagüe del banco y mantén abierta la válvula de "balón".

Has las conexiones pertinentes de tubería, tal como se muestra en el diagrama esquemático (Ver Fig. 2.) con excepción del manómetro. Asegúrate que todas las conexiones cuentan con un empaque "o ring" y que todas las válvulas no incluidas en el recorrido del flujo estén cerradas. Inicia con la muestra de tubo de 13 mm de diámetro y mantén abierta la válvula de descarga del sistema.

Con la válvula de control de alimentación del sistema cerrada conecta el banco hidráulico a la fuente de poder disponible (energía eléctrica, 110 volts).

Para iniciar el bombeo abre parcialmente la válvula de control de alimentación (se sugiere una ½ vuelta al menos) y presiona el botón negro de encendido localizado en uno de los costados del banco hidráulico.

Es absolutamente necesario purgar de burbujas de aire al sistema antes de cualquier experimentación. Se procede de la siguiente manera: asegúrate que la válvula de purga del manómetro esté cerrada. Toma el extremo en color gris del tramo de tubo flexible (sonda) con válvula autosellante e insértalo en el extremo libre de la válvula de purga del manómetro. El otro extremo del tubo flexible, el que contiene a la válvula autosellante, conéctalo al puerto de presión (1) situado apenas arriba de la válvula de control de alimentación del Aparato de Red de Tuberías. Debes escuchar un "click" que asegura que la válvula autosellante ha sido correctamente conectada. Sitúa el manómetro arriba del tanque volumétrico del Aparato de Red de Tuberías. Abre la válvula de purga del manómetro y cierra parcial y suficientemente la válvula de descarga del Aparato para presurizar al sistema y forzar a que las burbujas de aire escapen por el orificio de ventilación de la válvula de purga del manómetro.

Simultáneamente cierra la válvula de purga del manómetro y abre la válvula de descarga del sistema. Las cargas de presión en la tubería en experimentación se transmiten ahora al manómetro. Si en la sonda aún hubiera burbujas, repite todo el procedimiento cuanto sea necesario.


Con la válvula de alimentación abierta ½ vuelta y la válvula de descarga totalmente abierta, pulsa la tecla ON/OFF para encender el manómetro y registra por escrito la carga de presión en la entrada del sistema, hENTRADA. El instrumento te permite varias opciones para la toma de datos según que desees máximos, mínimos, o promedios.

Para "destrabar" la válvula autosellante del puerto de presión solo tienes que oprimir la placa metálica incluida en el puerto y tirar de la válvula suavemente pero con firmeza.

Destraba la válvula autosellante del puerto de presión de entrada y conéctala al puerto de presión de salida, hSALIDA (Ver Fig. 3). Cierra parcial y suficientemente la válvula de descarga para presurizar al sistema y forzar a que las burbujas de aire escapen por el orificio de ventilación de la válvula de purga. Cierra la válvula de purga y simultáneamente abre la de descarga.

Registra por escrito la carga de presión reportada por el manómetro digital en la salida del sistema, hSALIDA. Mide y anota:
- la temperatura del agua.
- el caudal o gasto de circulación con ayuda del tanque volumétrico y el cronómetro digital.

Genera otros gastos empezando con 1 vuelta y terminando con la apertura total de la válvula de control de alimentación. Has las mismas determinaciones que se te piden desde el paso 8).

Apaga la bomba presionando el botón rojo localizado en uno de los costados del banco hidráulico y cierra la válvula de control de alimentación.

Remplaza la tubería utilizada por otra de mayor diámetro y repite el procedimiento explicado en los pasos anteriores.

Desconecta el manómetro. Seca, limpia y desconecta el banco hidráulico y cúbrelo convenientemente.

INFORME:

Presenta en forma tabulada tus datos de experimentación. Presenta también una tabla con tus cálculos acompañada de un ejemplo detallado de cálculo(de preferencia el primer cálculo).

Aplicando la ecuación de la energía entre hENTRADA y hSALIDA y basándote en tu tabla de cálculos genera un gráfico con los valores de gasto Q vs caídas de carga ΔH para cada una de las muestras de tubo trabajadas en tu experimentación. En el mismo gráfico deben aparecer todas ellas. (Deben ser muy cuidadosos con esta información, ya que de lo obtenido en esta práctica dependerá de una análisis en una práctica posterior).
Comenta acerca de la relación observada entre la pérdida de carga ΔH y el rango de flujo Q para cada tubo de prueba. ¿Es Q el mismo para cada tubo? Establece tus hipótesis.

Usando la ecuación de Darcy-Weisbach, calcula y tabula los valores del factor de fricción f de uno de los tubos de muestra - el que tu elijas- y compáralo con su valor teórico obtenido o calculado en base a la bibliografía referente al caso. Presenta ejemplo de cálculo. Comenta lo observado en la comparación.


CONTESTA LO SIGUIENTE:

¿Cuál es el valor de Q cuando ΔH vale cero? Argumenta tu respuesta.

Según los resultados de tu experimentación ¿es correcta la afirmación de que a gastos iguales en dos tuberías del mismo material, la de mayor diámetro genere menor pérdida de carga?


CONCLUSIONES:


BIBLIOGRAFÍA:

Sotelo Avila, Gilberto, "Hidráulica General", Vol. 1, Fundamentos, Edit. Limusa, sexta reimpresión, 1982. ISBN 968-18-0503-8.
De Azevedo J.M, Acosta A.Guillermo,"Manual de Hidráulica". Edit. Harla, 1976. ISBN 968-6199-76-4.
Streeter, Victor, L, "Mecánica de los fluidos",Edit. McGraw Hill, 1988
Gerhart, Philip M., Gross, Richard J., Hochstein, John I., "Fundamentos de Mecánica de Fluidos". Segunda edición. 1995. Addison-Wesley Iberoamericana, S.A. ISBN 0-201-60105-2.
Trueba Coronel, Samuel, "Hidráulica", Edit. Continental, 1991




TABLA 1. DATOS DE EXPERIMENTACIÓN

Diámetro
de tubería
( mm )
Abertura
de válvula
(vueltas)
T.
Agua ( °C )
zE
( m )
hENTRADA
( m )
zS
( m )
hSALIDA
( m )
Volumen

( l )
Tiempo

( s )
Caudal Q
( lps )



13
½









1









1½









2









2 ½









3









Total. abierta










ϕENTRADA = ________ ϕSALIDA = ________

AENTRADA = ________ ASALIDA = ________


TABLA 2. CÁLCULOS Y GASTO

Diámetro
de tubería
( mm )
Abertura de válvula

( vueltas )
VE

( m/s )
EENTRADA
VS
(m/s)
ESALIDA
ΔH
Caudal Q

( lps )



[ Z + (P/γ) + (V2/2g) ]
( m )

[ Z + (P/γ) + (V2/2g) ]
( m )
( EE - ES )
( m )




13
½







1







1½







2







2 ½







3







Total. abierta