UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECNICAMPG/vcp.

REGLAMENTO GENERAL DE LABORATORIOS

El presente Reglamento regir para todos los alumnos que realicen trabajos experimentales (Experiencias), en los Laboratorios de las reas del Departamento, cualquiera sea la carrera, especialidad y nivel.

NORMAS GENERALES:

1) Todo alumno inscrito en Laboratorio deber concurrir a realizar los trabajos experimentales de acuerdo a la programacin de actividades semestrales confeccionado para el efecto, debiendo respetar su ubicacin de grupo y fecha.

2) Todo alumno deber presentarse en ropa de trabajo (preferentemente cotona blanca) al Laboratorio.

3) La asistencia al Laboratorio es obligatoria a todos y cada uno de los trabajos programados. La inasistencia no justificada a uno de los trabajos programados, significar la reprobacin del Laboratorio.

4) Si por alguna circunstancia imprevista, o de fuerza mayor no se realizara una experiencia, o parte de ella, en la fecha programada, sta se efectuar en fecha extraordinaria, fijada por el Coordinador de Laboratorios, de comn acuerdo con las partes.

5) Si un alumno no asistiera al Laboratorio en la fecha programada por causa debidamente calificada (Dpto. Salud), solicitar autorizacin al Coordinador de Laboratorios para su recuperacin.

6) No se aceptar en los grupos, alumnos que no aparezcan en las listas oficiales respectivas, a menos que cuenten con la autorizacin escrita del Coordinador de Laboratorios.

7) Todo trabajo experimental est compuesto por las siguientes partes:

a. Una prueba, la cual ser tomada al iniciar la experiencia y contemplar los tpicos de materias tericas indicadas en la Gua respectiva.

b. Desarrollo del trabajo experimental, propiamente tal, en el Laboratorio, de acuerdo a los objetivos especificados en la Gua, y a la informacin adicional que entregue el Profesor de Laboratorio.

c. Elaboracin y entrega de un informe tcnico escrito, de acuerdo a las pautas definidas ms las que indique el Profesor.

8) Es obligacin cumplir con la realizacin de cada una de las partes del trabajo experimental. Por lo tanto, la inasistencia a alguna de las actividades consideradas, o la no entrega del informe tcnico en el plazo estipulado, sern motivo suficiente para calificar con nota 1, la experiencia.

9) No se aceptarn alumnos atrasados a la hora de inicio del Laboratorio. La recuperacin de la experiencia, en este caso, queda sujeta al Art. 5 del presente Reglamento.

10) En caso de reprobacin del Laboratorio: en el semestre inmediatamente siguiente se convalidarn las experiencias cuya nota promedio sea igual o superior a 5; siempre que stas sean compatibles.

CALIFICACIONES:

1) La nota final de cada trabajo experimental ser la suma de las calificaciones ponderadas siguientes:

a)Prueba x 0,30

b)Participacin activa en el desarrollo del trabajo en el laboratorio x 0,20.

c)Informe tcnico x 0,50

2) Se aceptar a lo ms, una calificacin final menor que 4 en una experiencia en cada asignatura, siempre y cuando el promedio de notas del Laboratorio sea mayor o igual que 4.

DISPOSICIONES COMPLEMENTARIAS:

a)Todo Informe Tcnico debe entregarse a los 7 das siguientes de la realizacin de la Experiencia. Si esto no se cumple, se otorgar, automticamente, un plazo adicional de 3 das, descontndose de la nota del informe, 1 punto por cada uno de estos das de atraso. Si el informe no es entregado dentro de este plazo adicional la experiencia completa ser calificada con nota 1.

b)Tanto la Prueba, como el informe tcnico corresponden a trabajos personales del alumno, por lo tanto, cualquier actitud de "Copia" que sea detectada ser motivo suficiente para calificar la experiencia con nota 1, y para tomar las acciones que seala la reglamentacin vigente.

c)Cualquier situacin no especificada en el presente Reglamento queda sujeta a lo que establece el R.G.P.E. y las disposiciones complementarias que imparta la Facultad de Ingeniera.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERA

Departamento de Ingeniera Mecnica

INGENIERA CIVIL EN ELECTRICIDAD

PLAN 2001

GUA DE LABORATORIO

ASIGNATURA

11011 INGENIERIA TERMODINAMICA Y FLUIDOS

EXPERIENCIA C-01PRDIDA DE CARGAHORARIO: JUEVES 7-8-9-10

C01 PERDIDA DE CARGA EN TUBERIAS

1.OBJETIVO GENERAL

Verificar, mediante la va experimental, la validez de los modelos matemticos deducidos en Ctedra y que guardan relacin con la prdida de carga o energa que se genera en el transporte de fluidos por tuberas circulares.

2.OBJETIVOS ESPECFICOS

2.1. Medir la prdida de carga en una tubera para rgimen laminar.

2.2. Medir la prdida de carga en una tubera para rgimen turbulento.

2.3. Experimentar la influencia de la prdida de carga con el dimetro.

2.4. Evaluar la rugosidad absoluta.

2.5. Evaluar experimentalmente el coeficiente de friccin en tuberas.

2.6. Verificar la validez de la ecuacin de Blassius.

2.7. Costo del transporte de fluidos.

3.

CONSIDERACIONES TERICAS

El escurrimiento de fluidos por tuberas es considerado como un Flujo interno donde deben tomarse en cuenta el comportamiento de la Capa Lmite. A la entrada del ducto o tubera la Capa Lmite es muy delgada de tal forma que el comportamiento puede considerarse como no viscoso. Sin embargo a lo largo del flujo existe un aumento del espesor de la capa lmite ocupando con mucha rapidez toda la seccin transversal del flujo. Bajo este criterio la accin viscosa se considera relevante en todo el flujo, al evaluar la prdida de carga.

Resulta tambin importante en dicha evaluacin el tipo de flujo, laminar o tubulento. De tal forma tambin tiene importancia el nmero de Reynolds. En relacin a esto ltimo se recordar que si:

|Re < 2.300,Existe Flujo Laminar

|Re < 4.000,Existe Flujo Turbulento

Donde, para tuberas circulares, en general:

(1)

|Re=Nmero de Reynolds

D=Dimetro interior de la tubera

(=Viscosidad cinemtica (funcin de la temperatura)

Por debajo de 2.300 solamente puede existir flujo laminar. As, una vez que se ha alcanzado 2.300 puede existir una transicin segn la magnitud de las perturbaciones locales. Este valor del nmero de Reynolds se le conoce como NUMERO DE REYNOLDS CRITICO.

Resulta comprensible que aceptando la presencia de los efectos viscosos existe una prdida de energa en el sentido del flujo como se observa en la fig. (1):

Figura 1

La determinacin o medicin de la prdida de energa, llamada Prdida de Carga ((hf), resulta clara al ser evaluada en terreno.

(2)

Para predecir la Prdida de Carga no es posible lograrlo con la expresin (2). La solucin pasa por emplear la ecuacin universal de Henry Darcy y Julius Weisbach. Prcticamente todas las ecuaciones que nacieron con posterioridad tienen su origen en estos dos investigadores.

(3)

(4)

f(Coeficiente de friccin en tuberas

L (Largo de la tubera

V(Velocidad media del fluido

Q(Caudal volumtrico

A(Area de la seccin transversal de la tubera

En general el coeficiente de friccin depende del nmero de Reynolds y la Rugosidad Relativa donde ( ( rugosidad absoluta y es propia de cada material.

Para el Rgimen Laminar el coeficiente de friccin es:

(5)

Para determinar f en rgimen turbulento existen varias alternativas:

, |Re < 105

(6)

La solucin (6) es vlida para la zona de flujos hidrulicamente lisos (Blassius, 1911). La solucin donde f es funcin de la rugosidad absoluta y el nmero de Reynolds est en la ecuacin de Colebrook-White:

(7)

La solucin para zona de los flujos hidrulicamente rugosos est en:

(8)

Considerando la solucin compleja de (7) nacen varias ecuaciones empricas, entre stas, la mas famosa es la de Hazen-Wiliams.

Es posible encontrar el coeficiente de friccin para cualquier tipo de flujo usando el trabajo experimental ms importante que fue desarrollado por Lewis Moody (1944).

Moody se preocup de investigar en tuberas con rugosidades reales (comerciales) y no artificiales (ver y estudiar grfico de Moody que se adjunta).

La ecuacin de Hazen-Williams est dada por:

Los valores de CHW se encuentran adjuntos.

Se debe tener en consideracin que la ecuacin de Hazen-Williams est limitada a:

El fluido debe ser AGUA, a temperaturas normales.

El dimetro de la tubera debe ser superior o igual a 2 pulgadas.

La velocidad en las tuberas se debe limitar a 3 m/seg.

4.PROCEDIMIENTO

4.1. Reconocimiento del equipo.

4.2. Desarrollo los objetivos planteados.

4.3. Determinacin de las variables experimentales.

4.4. Planificacin del experimento.

4.5. Tabulacin.

4.6. Anlisis de valores.

4.7. Esquema de instalacin del equipo e instrumentos usados.

5.BIBLIOGRAFIA

Claudio Mataix, Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas, HARLA.

Irving Shames, Mecnica de Fluidos, Mc Graw Hill.

Juan G. Saldarriaga V., Hidrulica de Tuberas, Mc Graw Hill.

ECUACIONES EMPIRICAS PARA LA FRICCION EN TUBERIAS

Valor del Coeficiente CHW de Hazen-Williams

Tabla 3.9

MaterialCondicinDimetroCHW

(pulg)

Hierro DulceNuevo

Todos130

5 aos de edadd > 12

8 < d < 10

4 < d < 6

120

119

118

10 aos de edadd > 24

12 < d < 20

4 < d < 10

113

111

107

20 aos de edadd > 24

12 < d < 20

4 < d < 10

100

96

89

30 aos de edadd > 30

16 < d < 24

4 < d < 14

90

87

75

40 aos de edadd > 30

16 < d < 24

4 < d < 14

83

80

64

HIDRAULICA DE TUBERIAS

50 aos de edadd > 40

24 < d < 36

4 < d < 20

77

74

55

Acero soldado

Constanted > 12

8 < d < 10

4 < d < 6

120

119

118

Acero bridadoConstanted > 24

12 < d < 20

4 < d < 10

113

111

107

Madera

ConstanteTodos120

ConcretoFormaleta de acero

Formaleta de madera

Centrifugado

Todos

Todos

Todos140

120

135

Arcilla Vitrificada

Buenas condicionesTodos100

PVC

ConstanteTodos150

Asbesto-cemento

ConstanteTodos140

Mampostera

ConstanteTodos100

Cobre

ConstanteTodos130-140

Hierro galvanizado

ConstanteTodos120

Latn

ConstanteTodos130

Vidrio

ConstanteTodos140

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