laboratorio manometria

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIRIA CIVIL

LABORATORIO DE HIDRAULICA

ING. MG. MOGROVEJO GUTIERREZ, RUBEN

INFORME N°3

“MANOMETRIA”

LAZO DOMENACK, PIERO MARTIN

201111918

GRUPO 02

SUBGRUPO 03

MANOMETRIA

25 Abril, 2014.

Contenido

1. Introduccion:.........................................................2

2. Objetivo:...............................................................2

3. Fundamento Teórico:............................................2

4. Equipo de trabajo.-................................................5

5. Procedimiento:......................................................7

6. Datos:...................................................................8

7. Cálculos y presentación de resultados:.................9

8. Conclusiones.-.....................................................12

9. Bibliografías.-......................................................12

10. Aplicación a la Ingeniería.-..................................13

MECANICA DE FLUIDOS Página 1

MANOMETRIA

1. Introducción:

Para este experimento analizaremos las presiones que existen dentro de una tubería en la que está moviéndose un fluido con la ayuda de un piezómetro.

El manómetro más elemental es el piezómetro con el cual podemos hallar la presión de un líquido cuando es superior a la presión atmosférica.

2. Objetivo:

Encontrar la caída de presiones (∆h) entre dos puntos de un tramo L de tubería.

Expresar gráficamente la relación caída de presión versus el número de Reynolds del flujo.

3. Fundamento Teórico:

Al hacer cálculos que involucren una presión de un fluido, se deben efectuar en relación con alguna presión de referencia. Es normal que sea la presión de referencia la atmosférica. Así, la presión que arroja la medición del fluido se llama presión manométrica. La presión que se mide en relación con un vacio perfecto se denomina presión absoluta.

Pabs = Pman + Patm

Para nuestro experimento siempre la presión manométrica será superior a la presión atmosférica, por lo tanto será positiva. En cambio, si es inferior el valor sería negativo y en ocasiones se le llama vacío.

Ecuación de Euler:

Sea el elemento cilíndrico de fluido de densidad “”, que se muestra en la figura Nº 1, sometido a una aceleración a en la dirección “” y en el cual actúan únicamente las fuerzas del peso “W” y la presión “p” (se supone el caso con viscosidad cero). Aplicando la segunda Ley de Newton:

F = M a ………………………(1)

W = g A


MANOMETRIA

Luego la ecuación anterior queda:

En el límite, cuando “z” tiende a cero: y entonces sustituyendo en la ecuación anterior se tiene:

…………………….……………….(2)

Siendo la ecuación (2), la ecuación de Euler.

Ecuación de la conservación de energía o de Bernoulli:

En el problema de tuberías, se toma en cuenta toda la energía dentro del sistema. Hay tres formas de energía que se toman en consideración. El elemento de fluido posee las formas de energía siguientes:

- Energía potencial: EP = wz- Energía cinética: EC = wυ2/2g- Energía de flujo: EF = wp/γ

Dónde: w: peso del fluido, υ: viscosidad, γ: Peso específico y z: Elevación.

Entonces, la cantidad total de energía es:


MANOMETRIA

E = EF + EP + EC

E = wp/γ + wz + wυ2/2g

Ahora, la energía total en la sección 1 es:

E1 = wp1/γ + wz1 + wυ12/2g

En la sección 2, la energía total es:

E2 = wp2/γ + wz2 + wυ22/2g

Si no hay energía que se agregue o pierda en el fluido en las secciones 1 y 2, entonces el principio de la conservación de la energía será:

wp1/γ + wz1 + wυ12/2g = wp2/γ + wz2 + wυ22/2g

Al dividir entre el peso(w), finalmente se obtiene:

p1/γ + z1 + υ12/2g = p2/γ + z2 + υ22/2g

ECUACION DE BERNOULLI

Restricciones de ecuación de Bernoulli:

a. Es válido solo para fluidos compresibles, porque se supone que el peso específico no varía en las secciones de interés.

b. No existirán mecanismos que agreguen energía al sistema.c. No puede haber transferencia de calor hacia el fluido.d. No puede haber pérdida de energía debido a la fricción.

Entre otros criterios, la determinación del número de Reynolds nos indica el tipo de flujo, expresado por la ecuación.

Re=VDν

Dónde:

V : Velocidad MediaD : Diámetro de la Tubería : Viscosidad cinemática

Si:

R < 2000 Flujo Laminar


MANOMETRIA

2000 < R < 4000 Flujo en transiciónR > 4000 Flujo Turbulento

Manómetros

Dispositivo para medir la presión, emplea la relación entre un cabio en la presión y un cambio en la elevación en un fluido estático, ∆p=hγ. Su tubo contiene un líquido llamado fluido manométrico, el cual no se mezcla con aquel cuya presión se va medir. Los fluidos manométricos comunes son el agua, mercurio y aceites.

4. Equipo de trabajo.-

Se utilizaron los siguientes equipos:

Manómetro diferencial con líquido de mercurio.

Banco de tuberías


MANOMETRIA

Vertedero triangular de 60°

5. Procedimiento:


MANOMETRIA

- Establecer un flujo en una de las tuberías.

- Medir el caudal con el vertedero midiendo Lo y Li, con el apoyo de su curva de calibración.

- Precisar la lectura entre las columnas de mercurio en el manómetro diferencial en el manómetro diferencial en las ramas izquierda y derecha, para determinar la diferencia de las alturas manométricas (R).


MANOMETRIA

- Establecer la lectura manométrica.- Repetir todos los pasos con varios caudales diferentes.

Repetimos el procedimiento, aumentando el caudal del agua.

6. Datos:

Para este laboratorio los datos son:

- D = ½”= 0.0127 mt.L = 6.42 m. longitud de la tubería.

Lo = 8.1 cm. = 0.081mt.

υ = 1.3x10-6 m2/seg.


MANOMETRIA

7. Cálculos y presentación de resultados:

Datos R en mm. R en mt. L1 en mm. L1 en mt.H=Lo-L1

(mt.)1 51 0.051 58.7 0.0587 0.02232 87 0.087 53.8 0.0538 0.02723 148 0.148 50.4 0.0504 0.03064 215 0.215 48 0.048 0.033

5 51 0.051 58.7 0.0587 0.0223

Datos Q (lit. /min.) Q ( m3 /s ) V = Q/A (Mt./s) Re = V*D/ υ ∆ H = 12.6*R

1 6.28 0.000105 0.8262473 1049.3341 0.6426

2 8.28 0.000138 1.0893834 1383.5169 1.0962

3 9.9 0.000165 1.3025236 1654.205 1.8648

4 11.7 0.000195 1.5393461 1954.9695 2.709

5 12.75 0.000213 1.6774925 2130.4155 4.0446

Dónde:

Re: N° de Reynolds

Q: caudal

∆H: Variación de presiones.

R: Lectura de variación de alturas del manómetro diferencial.

H: Nivel de flujo.

V: Velocidad del flujo

GRAFICO DE TENSION SUPERFICIAL VS. TEMPERATURA


MANOMETRIA

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

500

1000

1500

2000

2500

Caida de presion vs. N° Reynolds

∆H(mm.)

R

Gráfico con ajuste Lineal:

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

500

1000

1500

2000

2500

f(x) = 308.054101548107 x + 996.372614232884


∆H(mm.)

R


MANOMETRIA

Gráfico con ajuste de Segundo grado:

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

500

1000

1500

2000

2500

f(x) = − 85.7087307786031 x² + 710.900539708097 x + 655.403347563924R² = 0.994322295462277


∆H(mm.)

R

Gráfico con ajuste de Tercer grado:

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

500

1000

1500

2000

2500

f(x) = 12.352595423827 x³ − 172.228051178111 x² + 881.416616324994 x + 567.852677750995R² = 0.995090417718796


∆H(mm.)

R


MANOMETRIA

8. Conclusiones.-

o Para el primer caudal, el Reynolds fue de 1049, concluyendo que es un flujo lento.

o Para el segundo caudal, el Reynolds fue de 1384, concluyendo que es un flujo lento.

o Para el tercer caudal, el Reynolds fue de 1654, concluyendo que es un flujo lento.

o Para el cuarto caudal, el Reynolds fue de 1955, concluyendo que es un flujo lento.

o Para el quinto caudal, el Reynolds fue de 2130, concluyendo que es un flujo en transición.

o Como vemos, cada vez que dejábamos que salga mayor cantidad de agua, el caudal aumentaba, por consecuente la velocidad y finalmente el Numero de Reynolds. Finalmente, paso de ser un flujo lento a un flujo en transición.

o De todo el ajuste que se da al gráfico, se concluye que el de tercer grado es el que más se adecua con la curva de caída de presión vs. Reynolds, ya que este ajuste tiene un valor de “R” más confiable que el ajuste de segundo grado.

9. Bibliografías.-

FOX, Robert y MC DONALD, Alan (1995). Introducción a la mecánica de fluidos. 4ta. edición. Editorial Mc Graw Hill – México.

MATAIX, Claudio (1982). Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. 2da. edición. Editorial HARLA SA – México.

MATT, L. Robert (2006). Mecánica de fluidos. 6ta Edición Pearson Education – México.

10. Aplicación a la Ingeniería.-


MANOMETRIA

TUBERIA ELEVADA PARA MANTENER PRESION EN EL SISTEMA HIDRAULICO.

La distribución del agua a los usuarios de residencias, comerciales o industrias, algunos casos no es satisfactoria por la baja consistencia en la presión, ya sea porque por ejemplo están viviendo cerca a una colina o cerro. Entonces en dicha colina o cerro se suele colocar un sistema de tuberías y tanques interconectados para que de esta forma se pueda producir una consistente presión elevada en dicho sistema. De igual forma también se fabrica el mismo sistema en el interior de una casa muchas veces, como solución a la persistente baja presión en el sistema de tuberías de dicha casa.

OBSEVACIONES DE LOS NIVELES DE AGUA

En una exploración de un estrato de suelos, casi siempre se encuentra una napa freática. Entonces se necesitara averiguar la altura desde el nivel del terreno hasta la napa freática.

De ejecución simple, estos piezómetros consisten en perforaciones seguidas por inserción de un revestimiento y un bulbo de arena. A través de un lector de nivel de agua, medidas tomadas directamente desde la superficie permiten realizar lecturas de la napa freática.


laboratorio manometria

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