UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN

Facultad deIngeniería

“Tradición y Excelencia en la formación de Ingenieros”Laboratorio de Hidráulica I

Tema: o Banco de golpe de ariete

Alumnos:o Aida Liz Diaz Isasio Leticia Belén Beatriz Gómez Agüeroo Shirley Dahiana Maciel Candiao Guillermo Isaac Molinas Romero

2º Ciclo – 2014

1. Objetivos

1.1 Objetivo General

Sacar conclusiones sobre la relación entre el caudal y la altura manométrica cuando las bombas se encuentran trabajando individualmente y asociadas en serie y en paralelo, entre la potencia hidráulica y el rendimiento en relación al caudal de una de las bombas y entre la potencia mecánica dado por la fórmula y la calculada a partir de datos tomados durante el funcionamiento de la experiencia.

1.2 Objetivos específicos

Graficar las curvas características del funcionamiento de las bombas trabajando individualmente, en serie y en paralelo.

Graficar la curva Potencia hidráulica vs. Caudal de una de las dos bombas (bomba 2) y la curva de rendimiento vs. Caudal de la misma bomba y en el mismo gráfico.

Graficar la relación Potencia mecánica dada por la Ecuación E9 vs. Potencia mecánica calculada a partir de los datos de Torque y RPM medido en el eje de la bomba/motor 2.

2. Alcance

Esta experiencia permite utilizar tuberías de cualquier material (pvc, galvanizado, acero carbono, acero inoxidable), siempre que la presión de trabajo no sea superior a 2 atmósferas y el fluido debe ser agua a una temperatura de 20 a 35ºC.

3. Definiciones y abreviaturas

3.1 Definiciones:

Periodo de oscilación: Es el tiempo necesario para que la onda de presión vuelva a su condición inicial.

Tiempo de cierre: Es el tiempo transcurrido en segundos para cerrar el paso del fluido por medio de la válvula o registro.

Maniobra lenta: Es cuando el tiempo de cierre de la válvula o registro es mayor que el valor teórico del periodo de oscilación.

Maniobra rápida: Se produce cuando el tiempo de cierre es menor que el valor teórico del periodo.

Chimeneas de equilibrio: Son tuberías o conductos con escalas graduadas que se introducen en forma vertical y perpendicular en los conductos, cuya finalidad es amortiguar el golpe de ariete y proveer lecturas de las oscilaciones.

Válvula o registro de impacto: son registros que tienen un mecanismo que permite cerrar el paso del fluido casi instantáneamente.

Amplitud: La amplitud del movimiento oscilatorio es definida como el valor máximo de la oscilación a partir de su posición de equilibro.

3.2 Abreviaturas:

To Es el valor teórico del periodo de las oscilaciones en segundos.

To’ Es el valor experimental de las oscilaciones en segundos.

Tc Es el tiempo de cierre en segundos.

L Es la longitud del conducto en metros.

A Es la sección recta de la chimenea de equilibrio en m2.

g Es la aceleración de la gravedad en m /s2.

a Es el área del conducto en m2.

Ecuaciones

To = 2*3.14*(L*A/g*a ¿1 /2.

4. Generalidades

Golpe de ariete:

Es denominado al choque violento que se produce sobre las paredes de un tubo o un conducto forzado. Este fenómeno se produce cuando el movimiento del fluido es bruscamente modificado, ya sea abriendo o cerrando válvulas, es similar al paro brusco de una bomba centrífuga operando con un fluido a alta presión.Los efectos que pueden producir el golpe de ariete tales como rptura de las tubeías, fugas del fluido en las conexiones, etc. Estos pueden ser evitados utilizando chimeneas de equilibrio, válvulas ventosas, etc.

5. Realización de la Experiencia

a) Se dispone de un equipo de golpe de ariete compuesto por depósitos de nivel constante, depósito de descarga, circuitos de tuberías de pvc y acero inoxidable.

Además válvulas de impacto, caudalimetro, una bomba centrifuga de eje horizontal de 0.75 kw. Y chimeneas de equilibrio. Todos están instalados en una estructura desmontable de aluminio anodizado.

Experiencia Nº 2

Banco de Golpe de ariete

Se presentan en las tablas los valores de tiempo y altura de agua de las oscilaciones en cada chimenea luego del golpe de ariete. Dichas alturas relacionadas directamente con la carga estática primeramente, y luego observamos alturas máximas y mínimas en cada oscilación hasta que luego de un tiempo la altura del agua deja de

oscilar.

Se puede observar que la amplitud de altura de agua 1

es mayor que en la columna de agua 2. Debido a que el radio

en 1 es menor que en 2.

Los datos dados en laboratorio fueron de diámetros y longitud de las chimeneas

L = 3m

D1 = 3/4 ‘’ = 0.01905 m

Columna de agua 2Altura (mm) Tiempo (s)

595 3,73840 4,86810 5,93815 7,66765 8,97800 11,72820 12,98790 15,12795 16,58790 17,42805 19,77800 21,38795 25,22800 26,67800 30,31

Columna de agua 1Altura (mm) Tiempo (s)

510 0910 1,24730 2,92890 4,16730 5,65810 7,27745 8,71835 10,48780 12,3810 13,92765 15,66805 17,42790 19,04810 20,05780 21,77795 23,75805 25,3795 26,87

D2 =2 ‘’ = 0.0508 m

D = 3/4 ‘’ = 0.01905 m

A1 = A = π ¿0.019052/4

A2 = π ¿0.05082 /4

Cálculo del valor teórico del período de las oscilaciones en segundos

Dicho periodo teórico se daría de forma permanente y constante si no existiese rozamiento en las paredes de las chimeneas.

Periodo teórico de la chimenea 1

To1 = 2*π * (L*A/g*a ¿1 /2

To1 = 3.4746 s

Periodo experimental de la chimenea 1

To2 = 2*π * (L*A/g*a ¿1 /2

To2 = 6.5551 s

Periodos experimentalesChimenea 1 Chimenea 2

2,92 2,83,11 4,063,21 3,43,44 2,3

3,5 3,962,63 5,29

3,7 3,12

Promedios 3,20375 3,63500

Error = valor teórico−valor experimental

valor teórico * 100

Error 1= 7.79 %

Error 2= 44.55 %

Gráficos

0 5 10 15 20 25 300

100200300400500600700800900

1000

Columna de agua 1

Tiempo (s)

Altu

ra (m

m)

0 5 10 15 20 25 30 350

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Columna de agua 2

Tiempo (s)

Altu

ra (m

m)

Conclusión

Luego del experimento pudimos observar que se presentan errores de los valores experimentales con los valores teóricos calculados, dichos errores pueden presentarse generalmente por descoordinación de los observadores en el proceso de toma de datos de alturas o tiempos en los que no se cuenta con gran precisión.

Al mismo tiempo podemos concluir que las chimeneas con menor diámetro presentan mayor cantidad de oscilaciones (con mayor amplitud) y mayor tiempo de las mismas que las de mayor diámetro.

Anexo