cuaderno nº1

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LABORATORIO DE ENRGI

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  • LABORATORIO DE ENERGIA IIAUTOR : ING. ROBERT FABIAN GUEVARA CHINCHAYANDOCENTE DEL CURSOESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA EN ENERGIAFACULTAD DE INGENIERIAUNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

  • DATOS GENERALESFacultad: Ingeniera.Escuela Profesional: Ingeniera en Energa.Departamento Acadmico : Energa y Fsica.Cdigo: 11-0320Crditos: 02Pre-Requisitos: 11-0310Ciclo de Estudios: VII- Semestre 2009-IExtensin Horaria: 4 horas/semanaPractica: 4 horas/semanaNivel de Exigencia: ObligatorioDuracin del Curso: 18.05.09 al 11.09.09 ( 17 semanas)Docente: Ing. Robert Guevara Chinchayn ( CIP 72486

  • MARCO REFERENCIALLa presente asignatura tiene el propsito de brindar a los estudiantes de la Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera en Energa la realizacin de prcticas de laboratorio referentes a la teora estudiada en los Cursos de Mecnica de Fluidos y Transferencia de Calor , familiarizndose en las aplicaciones de los Termofluidos.

  • OBJETIVOSOBJETIVOS GENERALES :Evaluar las propiedades de los fluidos.Realizar operaciones practicas de termotransferencia de calor en forma experimental.Aplicar los conocimientos de los termofluidos en sistemas energticos reales.OBJETIVOS ESPECIFICOS :Determinar el caudal de flujos dentro de canales abiertos con placas vertederos.Realizar mediciones de flujo interno con medidores de rea variable: rotmetro , venturimetro y placa orificio.Determinar las perdidas primarias y secundarias en flujos internos.Demostrar el Teorema de Bernoulli en Flujos Internos.Determinar la velocidad de descarga de un flujo a travs de orificios de geometra variable.Determinar las curvas caractersticas de operacin de las turbinas hidrulicas.Evaluar el performance de Intercambiadores de calor en flujo contracorriente.Evaluar l eficiencia de transferencia de calor de superficies extendidas.Determinar la curva de estabilizacin de evaporadores.Evaluar el performance de Hornos Industriales.

  • DESARROLLO DE CONTENIDOS1 Unidad : Propiedades de los fluidos.2 Unidad : Termotransferencia.3 Unidad : Aplicaciones de los Termofluidos.

  • I UNIDAD PROPIEDADES DE LOS FLUIDOSMedicin de flujos en canales abiertos.Medidores de Flujo Interno de rea Variable.Empuje Hidrosttico sobre cuerpos sumergidos.Demostracin del Teorema de Bernoulli.Impacto de Chorro sobre superficies.

  • GUIA DE PRACTICA N 1MEDICION DE FLUJOS EN CANALES ABIERTOS CON VERTEDEROS

  • OBJETIVOSOBJETIVOS GENERAL :Evaluar caudales en canales abiertos a travs de Placa plana (Vertederos).

    OBJETIVOS ESPECIFICOS:Medir flujos en canales abiertos a travs de vertederos triangulares.Medir flujos en canales abiertos a travs de vertederos rectangulares.Determinar los coeficientes de descarga de distinto tipo de vertederos.

  • FUNDAMENTO TEORICOUn medidor de caudal es un aparato que determina generalmente por una simple medida, la cantidad en peso o en volumen por unidad de tiempo que pasa a travs de una seccin transversal dada. Entre estos medidores tenemos los vertederos. El flujo es un canal abierto puede ser medido por un canal abierto puede ser medido por un vertedero, la cual la obstruccin fsica hecha en el canal para que elMidiendo la altura de la superficie liquida aguas arriba. El borde o superficie sobre el cual circula al agua de llama cresta.En todos los vertederos el cual es bsicamente en funcin de la altura (altura de cresta).La lmina de agua que se derrama se llama vertiente. Si la lamina vertiente realiza su descarga al aire se llama vertedero de descarga libre y si fuera parcialmente en agua, el vertedero seria sumergible.Un vertedero es una obstruccin fsica dentro de un canal que hace que el lquido se represe detrs de l y fluya sobre ste. Midiendo la altura de la superficie lquida aguas arribas se determina el caudal

  • Los vertederos pueden ser de 2 tipos: de pared delgada y de pared gruesa.Vertedero de pared gruesa: son obstrucciones o diques, generalmente utilizados en la hidrulica de canales, con la finalidad de controlar los niveles de agua de un caudal, una represa.Vertedero de pared delgada: son aquellos vertederos cuya descarga es la lmina de la vertiente se hace sobre una arista aguda. Pueden ser triangulares, rectangulares, trapezoidales, circulares.Se denomina Cd: al coeficiente de descarga, aquel parmetro adimensional de correlacin propio de cada vertedero, el cual es necesario conocer para determinar los caudales reales. Es propio de cada vertedero segn su configuracin geomtrica. En nuestro caso haremos uso de los vertederos de pared delgada, los cuales se caracterizan por el bisel de la pared en contacto con el caudal al inicio. Estos segn su geometra pueden ser triangulo, rectngulos, circulares, etc.Los vertederos de pared delgada se utilizan para medir con precisin pequeos caudales inferiores a 6 litros / seg. Los vertederos de pared gruesa son utilizados dentro de la Ingeniera Hidrulica para controlar niveles, que pueden ser de un embalse, presa, canal. Los vertederos son funcin nica de la variable h o altura de cresta que es la distancia que se forma desde la arista del vertedero al nivel superior de la lmina vertiente

  • VERTEDEROS TRIANGULARESSe emplea para medir caudales pequeos inferiores a 6 litros/segundo.La presin que ejerce el fluido varia con la altura, siendo mayor el vrtice del vertedero, en consecuencia existe un gran gradiente de velocidad de arriba hacia abajo. Debido ha esto hallaremos un ecuacin para el caudal a travs de una diferencia de arias y el caudal total lo calcularemos integrando la ecuacin.El caudal terico que circula por la diferencia de rea ser determinado segn el siguiente procedimiento:Inicialmente se considera que x es la carga de una faja horizontal elemental por tringulos semejantes y su longitud e b(h-x)/h. entonces para el rea se tiene:

    Entonces el caudal lo podemos obtener de:Acomodando convenientemente:

  • Y as esta expresin se integra para un limite superior hasta h y un limite inferior o en x se obtiene:

    Obtenemos el valor del caudal terico:

    Para corregir y determinar el caudal real se introduce un trmino Cd. Coeficiente de descarga usado para corregir las imperfecciones del vertedero.Finalmente el caudal real CR ser :

    Donde tericamente el coeficiente de descarga es funcin del ngulo:

    Los experimentos demuestran que el coeficiente se aumenta si aguas arriba de la placa el vertido se hace ms rugosa, lo cual hace que la capa limite crezca hasta un mayor espesor. La gran cantidad de liquido que se mueve despacio cerca de la pared puede voltearse mas fcilmente y por consiguiente se presenta una menor contraccin de la capa.

  • VERTEDEROS RECTANGULARESPara el vertedero rectangular de manera anloga al calculo anterior tenemos que:

    El Caudal terico ser :As mismo Donde Cd oscila entre 0,64 y 0.79.

  • DESCRIPCION DEL EQUIPOUn vertedero rectangular.Un vertedero triangulares.Banco de prueba hidrulico para vertederos rectangular y triangulares.Un cronmetro.Un balde de 4 lt. O probeta graduada a depsito.Una manguera de plstico de .Regla graduada o transportador.Una placa auxiliar de acrlico segn la seccin recta del tanque vertedero.

  • PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALMontar el equipo, segn como indica el docente.Emplazar la regla graduada con el nonius en la mitad aproximadamente de la distancia que aparece el vertedero de las pantallas.Medir las dimensiones del vertedero.Suministrar agua la canal hasta que se descargue por el vertedero. Procurando establecer un rgimen de flujo, segn la abertura dada por la vlvula d regularon de flujo ubicado luego de la bomba de suministro.Dejar que se estabilice la altura h y medir este con la punta del garfio desplazando convenientemente el nonius.Medir las dimensiones del canal aguas arriba.As mismo una vez que se estabilice la altura de la cresta cerrar la vlvula del tanque de recepcin del agua de la escalda graduada en funcin de la unidad de tiempo predeterminada. Realizar tres mediciones para caso antes de sacar un promedio.Realizar el mismo procedimiento variando el rgimen de flujo con la vlvula de apertura montada luego de la bomba de agua. REPETIR EL MISMO PROOCEDIMIENTO CON EL VERTEDERO TRIANGULAR

  • DATOS A CONSIGNARPara el Vertedero triangular tomar datos para 4 caudales distintos , y para cada uno de ellos realizar 4 mediciones de 5 litros y sacar un promedio.Realizar lo mismo con el Vertedero rectangular.

    Volumen V (m3)Altura h (mm)Tiempo t (s) 15x10-325x10-335x10-345x10-3Promedio

  • CUESTIONARIOPara el vertedero rectangular y la vertedero triangular confeccionar el siguiente cuadro de valores para cada uno de los promedios de los caudales:

    Graficar y comentar para el vertedero rectangular Qt vs h (hallar la ecuacin caracterstica de la curva), Log Qt vs log h , Cd vs h/b y comentar.Graficar y comentar para el vertedero triangular Cd vs h y comentar.Por que difieren los valores experimentales del coeficiente de descarga a los proporcionados por la literaturaExplique la importancia del clculo de los parmetros adimensionales: numero de Reynolds, numero de fraude.Desarrollar la ecuacin del clculo para la medicin de flujos abiertos con vertederos semicirculares.Para cada caso ( vertedero triangular y vertedero rectangular) hallar el rea de flujo, permetro mojado, dimetro hidrulico.Detallar cual es segn UD. Son las causas de los errores de esta experimentacin y como se corregirn.Comentar acerca de la importancia del calculo del dimetro hidrulico, permetro mojado en la medicin de caudales abiertosQue criterios se deben tener en cuenta para una correcta medicin de caudales en canales abiertos.Investigar acerca de la metolodologia en medicin de flujos en canales abiertos con vertederos laterales: describa un esquema, lmites, variables y as mismo desarrolle una ecuacin para el clculo de caudales son este tipo de verted