Practica HIDRAULICA DE TUBERIAS

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Practica

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Equipo:

Víctor Chávez Álvarez 115350

Ernesto Gomez Estrada 109338

Erick Largada Gonzales 98599

José Flores Torres 115259

Hidráulica de tuberías (Lab)
Héctor Abel López Cervantes

                                 Cd. Obregón, Sonora.

Introducción

El coeficiente o factores de rugosidad de las principales ecuaciones  para calcular la caída de presión en conductos rugosos comerciales, se obtienen experimentalmente  e indican el  grado de eficiencia hidráulica de una conducción.

Para que se presente el flujo de agua de una sección a otra por un conducto es imprescindible que exista una fuerza exterior para que pueda ser posible. En sistemas a superficie libre como los canales, drenes o arroyos, la fuerza que actúa es la gravedad, pues si no existe gravedad (el canal horizontal) no se presenta el movimiento del fluido. En conductos cerrados, como las tuberías que trabajan totalmente llenas y a presión, el movimiento de las partículas del fluido se puede deber al efecto de la gravedad o a la presión ejercida por algún mecanismo exterior, como una bomba. Al haber desplazamiento del fluido hay fricción o rozamiento entre las paredes del tubo y las partículas, esto genera diferencias de presión entre una sección y otra del conducto, o lo que es lo mismo,  pérdidas de energía.

Las pérdidas de energía se valúan para conocer la caída de presión entre dos secciones transversales del conducto, aplicando la ecuación de la energía o de Bernoulli, conociendo las condiciones en una sección. Es importante hacer notar que el fluido sólo pierde capacidad para alcanzar altura, no hay pérdida de materia, el gasto que entra es el mismo que sale, siempre y cuando no haya entrada ni salida transversal de materia en toda la tubería.

Para calcular las pérdidas por fricción se utilizan las fórmulas de Darcy-Weisbach, Hazen-Williams y de Manning. La primera es la más frecuentemente usada en la actualidad en virtud de que sí toma en cuenta las características y las dimensiones del conducto. La segunda es muy usada en monogramas para la obtención del gasto, dependiendo del material y diámetros del tubo. La ecuación de Manning se aplica generalmente en el estudio de los conductos abiertos, principalmente en canales.

1        Ecuación de Darcy-Weisbach

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válida para cualquier tipo de flujo, en la cual

hf =        pérdida de carga al pasar el fluido de una sección a otra  [L]

f  =        factor de fricción [ADIM]

D =        diámetro interior del tubo [L]

V =        velocidad media del fluido en tramo [L/T]

El factor de fricción f, depende del tipo de régimen. Para flujo laminar, cuando el número de Reynolds es menor o igual a 2300, el factor se calcula con la ecuación.

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Para flujo turbulento, a partir de Re= 4000, f depende de la rugosidad absoluta y de las dimensiones del  tubo.

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ε = rugosidad absoluta [L]

Para flujo en zona de transición se puede usar la fórmula de Colebrook-White o una más sencilla y exacta como la de Svamee y Jain, que es:

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2        Fórmula de Hazen-Williams

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CH = coeficiente de pérdidas [ADIM]

Sf = pendiente hidráulica = hf / L [ADIM]

Esta ecuación empírica en válida para conocer las pérdidas por fricción en cualquier tubería rugosa con diámetros comerciales entre 2” y 8” y para temperatura del agua entre los 10°C y los 30°C. Es más complicada y no toma en cuenta el tamaño del diámetro del tubo para calcular el coeficiente de pérdidas.

3        Fórmula de Manning

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Donde:

n = rugosidad de Manning o n de Manning, es la que toma en cuenta la calidad superficial del material del conducto. [ADIM]

R = radio hidráulico de la sección transversal del conducto, es la relación entre el área hidráulica y el perímetro mojado de la sección. [L]

S = pendiente hidráulica del conducto.

A = área hidráulica de la sección transversal del conducto [L2 ]

PROCEDIMIENTO

1. Llenar el depósito de alimentación de agua a la bomba.
2. Revisar que todas las válvulas de los conductos estén totalmente cerradas, menos la de la tubería a usar.
3. El piezómetro debe estar bien conectado por medio de manguera transparente hasta la entrada y salida del conducto a estudiar, con la cantidad de mercurio suficiente para que las altas presiones no lo saquen del piezómetro.
4. Conectar y encender la bomba centrífuga.
5. Abrir las llaves de todos los conductos por donde circulará el agua.
6. Empezar a trabajar con el 40% del potencial de la bomba.
7. Medir la longitud del tubo en donde se conocerán las pérdidas por fricción, que es la distancia entre las dos conexiones de la manguera transparente que conduce al piezómetro.
8. Medir la diferencia de niveles del mercurio en el piezómetro. Representa la pérdida de energía del fluido al recorrer la longitud del tramo, y transformarla en m.c.a. con peso específico 13,600 kg/m3.
9. Determinar el gasto que está pasando en el rotámetro o por medio del aforo volumétrico.
10. Calcular f de la ecuación de Darcy, CH de Hazen y n de Manning.
11. Calcular la rugosidad relativa     ε / D
12. El procedimiento se repite para incrementos del porcentaje del potencial de la bomba, 50, 55, 60, 65, 70,  80 90 y 100 % desde el paso 6 en adelante.

TUBERIAS DE COBRE

Las tuberías de cobre por tradición se ha usado en redes de agua potable dentro de las viviendas y en la industria pero también para uso de gas y de bajas temperaturas en la industria.

Las tuberías de cobre tiene como características la facilidad de instalación, se pueden hacer uniones y conexiones en pocos minutos. Los tubos de Cobre tienen excelente resistencia a la corrosión. Tienen gran duración. El cobre es recocido de las tuberías que se venden en rollos, de ahi es que tiene esa facilidad para doblarse. Tambien existen tuberías rígidas que se venden en tiras rectas.

Sus características principales son:
Tipos.- M (agua), L (gas) y K (baja temperatura o refrigeración)

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