Práctica de Laboratorio Hidraulica Tub y Canales

Práctica de Laboratorio:

Banco de pérdidas en

tuberías

• Chilón Idrugo, Sherlay

• Hernández Román, Junior

• Huamán Segura, Dennis

• Mantilla Calderón, Anthony

2015

1.

GENERAL

Determinar el coeficiente de descarga del vertedero triangular de 3 tuberías con diferentes diámetros.

ESPECIFICOS

Calcular el volumen que fluye a través de las tuberías con diferentes diámetros, utilizando el banco de pérdidas de tuberías.

Determinar el caudal que transcurre a través de las tuberías de 1” y 2” respectivamente teniendo en cuenta el tiempo transcurrido

2. R

ESU

MEN

En el presente informe se explica cómo hallar el coeficiente de descarga de un vertedero triangular, además de hallar los caudales en las tuberías de diferentes diámetros, utilizando el volumen inicial y volumen final que pasa por la tubería en los micro medidores, también se medirá la altura del agua que pasa por el vertedero. Estos datos deben ser medidos para ser usados en la fórmula del Caudal (Q), y luego despejar el coeficiente de descarga.

Se realizaron 3 ensayos en la tubería teniendo en cuenta que para realizar los ensayos, la tubería no debe tener aire y para ello se abrió y cerró la llave compuerta por unos segundos.

Con los datos obtenidos luego de realizar los 3 ensayos, se calculó el volumen total que pasaba por la tubería, el caudal y finalmente el coeficiente de descarga del vertedero triangular.

3. M

ARC

O T

EO

RIC

O

Banco de pérdidas en tuberías.

Medidor de agua

Vertedero

Vertedero Triangular

3.1 Banco de pérdidas en tuberías

La pérdida de carga en una tubería es la pérdida de energía del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí (viscosidad) y contra las paredes de la tubería que las contiene (rugosidad). Estas pérdidas llamadas caídas de presión, también se producen por estrechamiento o cambio de dirección del fluido al pasar por un accesorio (válvulas, codos, etc.)

Un ejemplo para entender la importancia de las pérdidas de carga es el siguiente:

Carga de alta presión Carga de bajo presión

PERDIDAS DE CARGAS EN TUBERÍAS

Carga de alta presión

Carga de bajo presión

La caída de presión se debe a la rugosidad

excesiva de las tuberías debido a las sales y óxidos

depositados en la instalación antigua. El

bajo caudal se debe a que la rama del caño se

encuentra obstruida por los depósitos

mencionados.

A pesar de estar en la misma casa este nuevo

caño cuenta con una nueva instalación de agua

fría, por lo que dota de mas agua y con mayor

fuerza, esto se debe que el agua se dirige

preferentemente pro otras ramas donde la

resistencia al flujo es menor.

3.2 Medidor de Agua

Un medidor de agua es un artefacto que permite contabilizar la cantidad de agua que pasa a través de él y es utilizado en las instalaciones residenciales e industriales de los acueductos para realizar los cobros pertinentes a los usuarios del mismo.

• MICROMEDIDORES

• MACROMEDIDORES

TIPOS• TIPO A(desuso)• TIPO B• TIPO C

MEDIDORES

3.3 Lectura de un micromedidor es necesario seguir . . .

1. Los números en color negro de la izquierda indican el volumen entero.

2. Los números en color rojo de la derecha indican las décimas, centésimas y milésimas, es decir el 1°, 2° y 3° decimal.

3. Las manillas indican el 4° y 5° decimal del número, siendo estos datos menos precisos pues dependen de la estimación del operador.

NÚMERO ENTERO

1°, 2° Y 3° DECIMAL

4° Y 5° DECIMAL

3.4 Vertedero

Un vertedero es un muro o una barrera que se interpone al flujo, causando sobre-elevación del nivel de la lámina aguas arriba y disminución aguas abajo. Las principales funciones de los vertederos son:

Control de nivel en embalses, canales, depósitos, estanques, etc.

Aforo o medición de caudales.

Elevar el nivel del agua.

Evacuación de crecientes o derivación de un determinado caudal.

Los vertederos son estructuras utilizadas frecuentemente para la medición de caudales; sin embargo, cuando se instalan en corrientes naturales tienen la desventaja que se colmatan de sedimentos.

VERTED

ER

O

TR

IAN

GU

LAR

Para obtener resultados fiables en la medición con el vertedero es importante tener en cuenta que . . .

Cuando los caudales son pequeños (menos de 6 litros por segundo), es conveniente aforar usando vertederos en forma de V o llamados también triangulares por tener mejor precisión, puesto que para pequeñas variaciones de caudal la variación en la lectura de la carga hidráulica H es más representativa.

El caudal sobre un aliviadero triangular es dado por la fórmula:

𝑄=𝐶 815

√2𝑔h5 /2𝑡𝑎𝑛( 𝛽2 )Q: CaudalC: coeficiente de descarga del vertederog: aceleración debida a la fuerza de la gravedadh: carga hidráulica sobre la cresta: Ángulo del vértice del triángulo

4. M

ATR

IALE

S Y

EQ

UIP

OS

UTIL

IZA

DO

SBanco de Pérdidas

en tuberías.

Cronómetro

7. PR

OC

ESA

MIE

NTO

D

E D

ATO

S

Banco de Pérdidas en tuberías

VERTEDERO

MANÓMETRO

LLAVES DE PASO

TANQUE

FOSA DISIPADORA

MICROMEDIDORES

Instrumento utilizado para determinar el volumen de agua que pasa por las tuberías, para luego hallar el caudal y la constante del vertedero.

Coronometro

Permite medir el intervalo de tiempo que trascurre entre la lectura del Volumen Inicial y Volumen Final.

5. PR

OC

ED

IMIE

NTO

La practica de laboratorio fue realizada

siguiendo los pasos que se describen a

continuación:

Tomar en cuenta que antes de iniciar la

práctica es necesario eliminar el aire en las

tuberías y para ello abrimos y cerramos la

llave de paso antes de tomar la lectura

inicial.

1. Tomamos la lectura del volumen inicial en el micromedidor.

2. Abrimos la llave de paso de la tubería y al mismo tiempo iniciamos la cuenta en el cronómetro.

3. Esperamos la estabilización de la altura del agua en el vertedero y detenemos en el cronometro.

4. Tomamos la lectura del volumen final en el micromedidor.

5. Con las lecturas del volumen inicial y final calculamos el volumen total con la siguiente fórmula:Vf= Volumen final

(m3)

Vo= Volumen inicial (m3)

= Volumen total (m3)

𝑉𝑓 −𝑉𝑜=∀

6. Convertimos el tiempo del cronómetro en segundos y calculamos el caudal que pasa por la tubería, usando:

𝑄=∀ /𝑡

7. Una vez obtenido el caudal y la altura del vertedero, calculamos la constante de descarga del vertedero, teniendo en cuenta que el valor del ángulo del vértice del triángulo es 27°.

𝑄=𝐶 815

√2𝑔h5 /2𝑡𝑎𝑛( 𝜃2 )8. Repetimos todo el procedimiento dos veces para cada una de las tres tuberías, obteniendo 6 diferentes constantes de las descargas de las cuales eliminamos la más incoherente y sacamos el promedio de las restantes.

Q= Caudal (m3/s)t= tiempo (s)= Volumen total (m3)

h= Altura medida en el vertedero (cm)g= Gravedad (9.81 m/s2)= Ángulo del vértice del triángulo (27°)

6. D

ATO

S

EX

PER

IMEN

TALE S

Datos Experimentales

Φ de tubería

N° de ensayo

Vo (m³) Vf (m³) h (cm)Tiempo

cronometrado

1"1 32.83566 33.05008 7.6

5 '' 18.53 '5 '' 19.12 '

2 33.05008 33.21901 7.734 '' 20.20 '4 '' 19.69 '

1"3 46.57969 46.86758 8.9

5 '' 17.87 '5 '' 18.17 '

4 46.87659 47.22602 8.946 '' 20.95 '6 '' 20.72 '

2"5 154.0605 154.5495 11.95

4 '' 30.51 '4 '' 30.11 '

6 154.5495 155.0294 11.954 '' 24.88 '4 '' 25.00 '

1. 2 . Cálculo del tiempo transcurrido

Φ de tubería

N° de ensayo

Vo (m³) Vf (m³) ∀ (m³)

1"1 32.83566 33.05008 0.21442

2 33.05008 33.21901 0.16893

1"3 46.57969 46.86758 0.28789

4 46.87659 47.22602 0.34943

2"5

154.06050

154.54950 0.48900

6154.5495

0155.02940 0.47990

1. 3 Calculo del caudal

Φ de tubería

N° de ensayo

∀ (m³)Tiempo

elegido (s)Q (m³/s)

1"1 0.21442 318.82 0.0007

2 0.16893 259.95 0.0006

1"3 0.28789 318.02 0.0009

4 0.34943 380.84 0.0009

2"5 0.48900 270.31 0.0018

6 0.47990 264.94 0.0018

1. Cálculo de las constantes del vertedero

Φ de tubería

N° de ensayo

Q (m³/s) h (cm) ConstantesConstante

del vertedero

Constante del

vertedero

1"

1 0.000673 7.60C1=

0.0000074

C= 0.0000068 6.81E-06

2 0.000650 7.73C1=

0.0000069

1"

3 0.000905 8.90C1=

0.0000068

4 0.000918 8.94C1=

0.0000068

2"

5 0.001809 11.95C1=

0.0000065

6 0.001811 11.95C1=

0.0000065

8. C

ON

CLU

SIO

NES

Se determinó el volumen que pasa a través de la tubería utilizando el banco de pérdidas de tuberías.

Calculamos el caudal a través de las tuberías de 1” y 2” teniendo en cuenta el tiempo transcurrido

Determinamos el coeficiente de descarga del vertedero triangular de las tres tuberías obteniendo un resultado de 6.81E-06. (0.0000068).

9. A

NEXO

S

Imagen N°1Lectura de Volumen Inicial –

Ensayo 1

Imagen N°2Lectura de Volumen Final –

Ensayo 1

Imagen N°3Lectura de Volumen Inicial–

Ensayo 2

Fuente: Elaboración propia Fuente: Elaboración propia


Ensayo 3


Ensayo 2


Ensayo 3


Ensayo 3

Lectura de Volumen Inicial – Ensayo 5

Fuente: Elaboración propia

Lectura de Volumen Inicial – Ensayo 6

Fuente: Elaboración propia

Imagen N°11Lectura de Volumen Inicial –

Ensayo 6


Ensayo 6

Imagen N°13Lectura de altura en

vertedero

Imagen N°14Banco de

pérdidas en tuberías

GRACIAS …!!!

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