Laboratorio Servicios Generales Mina

        Universidad de Santiago de Chile        [pic 1][pic 2]

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería en Minas

Laboratorio Servicios Generales Mina

Experiencia N°1

Estudio de la Conservación de la Energía en un Flujo mediante Bernoulli y Bernoulli Modificada, aplicado a sistema de trasvasije mediante técnica de Sifón.

Resumen ejecutivo

El presente documento detalla de forma clara el análisis sobre un fluido que viaja a través de dos mangueras de distinto largo y área, el cual obedece al principio de Bernoulli. Con el fin de establecer la relación con las tuberías utilizadas en minería, también se utilizará la ecuación de Bernoulli modificado, el cual incluye las pérdidas lineales de energía dentro de la misma. Se pretende conocer y establecer los parámetros que condicionan la continuidad de flujo dentro de una tubería.

Para esto, se obtienen datos de un experimento realizado dos veces de un trasvasije mediante sifón. Con estos se logró calcular posteriormente caudal medio, velocidad media, altura y presión equivalente de cada fluido, junto con estimar las pérdidas de carga para luego comparar el comportamiento de ambos fluidos.

Tabla: Resultados de los cálculos realizados

[pic 3]

Fuente: Elaboración propia.

De esta tabla podemos observar que para un trasvasije desde una altura aprox de 70 [cm], realizado con dos mangueras del mismo material, pero distinto diámetro y longitud, como para el ensayo 2 aun teniendo un largo mayor, existen menores perdidas, dado que la sección es mayor permitiendo mayor flujo, y a su vez esta mayor sección también permite una menor velocidad, por ende, el flujo se comporta de forma menor turbulenta, como se podrá apreciar comparando el número de Reynolds.

El número de Reynolds de ambos fluidos es elevado, mayor a 4000 por lo que en ambas ocasiones el agua se comporta de forma turbulenta, sin embargo, en la manguera 2 las fuerzas viscosas son mayores que en la 1.

Dado las características del experimento, se sugiere la posibilidad de realizarlo en casa, los materiales son de relativo fácil acceso. Esto permitiría poder obtener mediciones reales y la tenerla noción de las variables físicas que intervienen como la altura, el movimiento de la manguera, entre otras.

Índice

1.        Introducción        1

2.        Objetivos        2

2.1.        Objetivos Generales        2

2.2.        Objetivos Específicos        2

3.        Alcances        3

4.        Marco Teórico        4

5.        Metodología        9

6.        Presentación de los datos        11

7.        Desarrollo y resultados        13

8.        Conclusiones y recomendaciones        16

9.        Bibliografía y referencias        17

10.        Anexo        18

Índice de ilustraciones

Ilustración 1: Diagrama de flujo del procedimiento experimental..        10

Ilustración 2: Parámetros en ecuación de Bernoulli para conservación de energía en fluido        18

Ilustración 3: Tipo de régimen de fluido. Imagen superior corresponde a flujo laminar e inferior a flujo turbulento        19

Ilustración 4: Zonas de turbulencia en el diagrama de Moody        19

Ilustración 5: Diagrama de Moody para manguera 1, determinación del Coeficiente de Fricción, flujo con régimen turbulento        20

Ilustración 6: Diagrama de Moody para manguera 2, determinación del coeficiente de fricción, flujo con régimen turbulento.        20

Índice de gráficos

Gráfico 1: Caudal v/s tiempo para cada manguera        14

Gráfico 2: Velocidad experimental v/s tiempo en las mangueras        15

Índice de tablas

Tabla 1: Rango número de Reynolds.        6

Tabla 2: Datos iniciales.        11

Tabla 3: Mediciones de volumen medidas cada 50 ml        12

Tabla 4: Resumen de datos calculados.        13

Tabla 5: Pérdidas de carga para manguera 1 y 2        15

Tabla 6: Rugosidades para diferentes materiales de tubería.        21

Tabla 7: Viscosidad dinámica del agua líquida entre 0°C y 100°C        22

Tabla 8: Densidades del agua líquida entre 0°C y 100°C.        23

Índice de ecuaciones

Ecuación 1: Ecuación de Bernoulli        4

Ecuación 2: Bernoulli modificada        4

Ecuación 3: Caudal        5

Ecuación 4: Velocidad experimental.        5

Ecuación 5: Altura y presión equivalente.        5

Ecuación 6: Numero de Reynolds        6

Ecuación 7: Factor de fricción para flujo laminar        6

Ecuación 8: Perdida de Carga para flujo laminar.        7

Ecuación 9: Coeficiente de fricción para flujo turbulento.        7

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