Laboratorio ciencias de la ingenieria

LABORATORIO  DE  CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

PRACTICA 1: BANCO  DE  MECANICA  DE  FLUIDOS

La experiencia consiste en determinar las pérdidas de carga en un sistema de tuberías con diferente rugosidad en el Banco de mecánica de fluidos del Laboratorio de Ciencias de la Ingeniería y experimentar con medidores de flujo. Se pretende comparar las pérdidas de carga para tuberías de igual diámetro y diferente rugosidad. Para el caso de los medidores de caudal se pretende su comparación con el valor medido experimentalmente.

1. OBJETIVOS

• Determinar las pérdidas de carga en tuberías lisas y rugosas.
• Determinar flujos volumétricos usando un medidor de Orificio y un tubo de Venturi y comparar con los flujos reales

1. INTRODUCCIÓN

La medición o estimación del flujo transportado  y las pérdidas de carga que este sufre en su paso por las tuberías, son tareas que deben llevar a cabo los ingenieros para el control de las operaciones de planta o para  las proyecciones de estas. El transporte de fluidos, por lo general, se realiza a través de un complejo sistema de conexiones de tuberías, turbo maquinarias y accesorios, orientados en distintas direcciones con el fin de trasladar el fluido al lugar deseado.

En este laboratorio se trabajará con un banco hidráulico de circulación de agua en circuito cerrado, con una serie de elementos que les permitirán a los alumnos realizar mediciones de flujo para diferentes circuitos de tuberías, estimar la pérdida de carga que se produce en su paso a través de estos. La pérdida de carga se determina por la diferencia de presión en los diferentes sistemas asignados.

Para el cálculo de las pérdidas en el sistema de tuberías es necesario conocer y aplicar la ecuación del balance de energía mecánica, que establece lo siguiente:

[pic 1]

Donde hl (pérdida de carga total) son las pérdidas totales que ocurren en el sistema (desde la entrada 1 hasta la salida 2)

Además, para una tubería recta, sin accesorio de por medio, la pérdida total entre los dos tramos analizados se puede calcular por la ecuación de Darcy – Weisbach:

[pic 2]

                L = longitud del tubo                           D = Diámetro interno

                V = velocidad media del fluido        f = factor de fricción

El factor de fricción f, depende del régimen de flujo y este a su vez depende de parámetros o propiedades como son: la densidad, la viscosidad, el diámetro de tubería y la velocidad del fluido. En la sección de resultados se muestra una tabla donde se relaciona los valor de Re y f para tuberías lisas y rugosas.

Caudal o flujo volumétrico en el Plato orificio y tubo de Venturi.

Usando la ecuación de Bernoulli (ecuación de energía sin pérdida de carga) y la ecuación de continuidad (Q = V x A = constante) se puede demostrar que el flujo a través de un orificio está dado por:

[pic 3]

Con A1 y A2 son las superficies a la entrada y salida

del medidor h1, h2 lecturas manométricas y CD es el coeficiente de

descarga o calibración con valores específicos según el medidor.

Las mediciones realizadas en el laboratorio básicamente consisten en mediciones experimentales de caudal (usando probeta y cronometro), alturas de líquido manométrico usando piezómetros en tuberías lisa y rugosa y en los medidores de orificio y Venturi.

RESULTADOS

• Determinar las pérdidas de carga en tuberías lisas y rugosas utilizando ecuación general de la energía y ecuación de Darcy. Comparar resultados obtenidos.  

• Determinar flujos volumétricos usando un medidor de Orificio y un tubo de Venturi y comparar con los flujos reales.

• Construir gráficos que relacionen: caudal (teórico y experimental) con diferencia de presión, perdida de carga con caudal, perdida de carga con diferencia de presión, etc,  

Se deberá elaborar un informe que incluya:

1. Identificación de la práctica, integrantes del grupo y fecha de la práctica
2. Introducción
3. Objetivos
4. Datos recogidos en la práctica
5. Cálculos y gráficos relevantes para el logro de los objetivos
6. Análisis o discusión de resultados
7. Conclusiones

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