6.4 TEORIA DE FUNCIONAMIENTO
6.5.4 ACCESORIO P6222 PERDIDAS EN CONTRACCIONES, EXPANSIONES, ENTRADAS Y
expansiones, entradas y salidas.
Experimento 6. Perdidas en ampliaciones y contracciones
Experimento 7. Perdidas en entradas y salidas de las tuberías.
6.5.4.1 Experimento 6 Perdidas en ampliaciones y contracciones. Objetivo
Estudiar la pérdida de carga debido a la fricción en las ampliaciones y contracciones en una tubería.
Preparación del equipo
Entrada: Inicialmente, el tanque de entrada de cabeza constante P6103 con una extensión de tubo de desbordamiento instalado pero sustituido más adelante por un bloque de alimentación P6105.
Sección de prueba: P6222 Sección de prueba con aumento / contracción repentina.
Salida: Tanque de salida de cabeza.
Manómetro: Inicialmente use cuatro de los tubos de manómetro individuales en las tomas 2,3,4 y 5, vea el bosquejo en la Ilustración 66. Cuando use el bloque de alimentación, cambie al agua en el manómetro digital y use dos tomas.
Montaje: Asegúrese de que las secciones de prueba P6222 estén instaladas del modo correcto para lograr una contracción o ampliación según sea necesario
Ilustración 66. Esquema de tubos de manómetro individual
Procedimiento experimental
1. Encienda la bomba y establezca un flujo de agua a través de la sección de prueba. Levante el tubo giratorio del tanque de salida para que quede cerca de la vertical. Ajuste la válvula de regulación del banco (o la velocidad de la bomba) para proporcionar un pequeño desbordamiento del tanque de entrada y del tubo de rebose. Asegúrese de que las burbujas de aire salgan de los tubos del manómetro.
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2. Configure una serie de condiciones de flujo con cabezales diferenciales comenzando en 50 mm en pasos de 50 mm hasta 150 mm y luego en pasos de 50 mm hasta un máximo de 500 mm. En cada condición, mida cuidadosamente la velocidad de flujo utilizando el tanque volumétrico y un cronómetro. 3. Detenga el flujo de agua, permita que la unidad de prueba drene y reemplace el tanque de entrada con el bloque de alimentación. Conecte las tomas de presión de la sección de prueba al manómetro digital. Establezca un flujo de agua y purgue el manómetro.4. Configure una serie de condiciones de flujo con cabezales diferenciales en pasos de 60mbar. En cada condición mida la tasa de flujo volumétrico.
5. Mida la temperatura del agua.
6. Repita el procedimiento para la otra sección de prueba.
Resultados y análisis
1. Registre los resultados en la hoja de resultados de Pérdidas en Ampliaciones y Contracciones. 6. Determine la densidad y viscosidad del agua. .(Ver numeral 2)
2. Calcule la velocidad y, por lo tanto, el cabezal de velocidad para ambos diámetros de tubería para cada resultado.
3. Calcule la pérdida de carga debido a la contracción o agrandamiento. Exprese esta pérdida de carga por doblez como un coeficiente de pérdida Kb dividiendo por el cabezal de velocidad. Compare el resultado con el predicho de los resultados dados en el numeral 6.4.1.10 a 0 para la relación de área apropiada β.
Hoja de resultados
Numero de experimento Temperatura del agua:………..
Título del experimento Densidad :………Kg/m2
Condiciones de la prueba Viscosidad:………:…cP
Fecha Diámetro de la sección de prueba:………..mm
Tabla 36, Reporte de resultados para perdidas en ampliaciones y contracciones
Cantidad de agua recolectada Q (L) Tiempo de recolección de agua t (seg) Caudal de flujo Q (L/min)
Velocidad promedio V (m/seg) Velocidad promedio V2/2g Cabeza al golpear 2 h2 (mm) Cabeza al golpear 3 h3 (mm) Cabeza al golpear 4 h4 (mm) Cabeza al golpear 5 h5 (mm) Perdida de cabeza de fricción hf (mm) Perdida de fricción en tuberías hp Perdida de fricción por cambio de área Perdida de coeficiente Ke o Kc
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6.5.4.2 Experimento 7 Perdidas en las entradas y salidas de las tuberías Objetivo:
Estudiar la pérdida de carga debido a la fricción en la entrada y salida de las tuberías.
Preparación del equipo
Entrada: Inicialmente, el tanque de entrada de cabeza constante P6103 con una extensión de tubo de desbordamiento instalado pero sustituido más adelante por un bloque de alimentación P6105.
Sección de prueba: P6222 Sección de prueba con ampliación / contracción o preferiblemente P6221 10 (sección de prueba de diámetro en mm). Piezas de prueba de adaptador de entrada y salida P6222.
Salida: Tanque de salida de cabeza variable P6104.
Manómetro: Inicialmente use uno de los tubos del manómetro individual y la lectura del tanque de entrada para las pérdidas de entrada y uno de los tubos del manómetro con el tanque de salida para las pérdidas de salida. Al usar el bloque de alimentación, cambie al manómetro digital para medir la pérdida en la entrada.
Montaje: Asegúrese de que las piezas de prueba de entrada y salida del P6222 estén correctamente instaladas en los tanques de entrada y salida para lograr la geometría de prueba requerida.
Procedimiento experimental
1. Encienda la bomba y establezca un flujo de agua a través de la sección de prueba. Levante el tubo giratorio del tanque de salida para que quede cerca de la vertical. Ajuste la válvula de regulación del banco (o la velocidad de la bomba) para proporcionar un pequeño desbordamiento del tanque de entrada y del tubo de rebose. Asegúrese de que las burbujas de aire salgan de los tubos del manómetro.
2. Configure una serie de condiciones de flujo con cabezales diferenciales comenzando en 50 mm en pasos de 50 mm hasta 150 mm y luego en pasos de 50 mm hasta un máximo de 500 mm. En cada condición, mida cuidadosamente la velocidad de flujo utilizando el tanque volumétrico y un cronómetro. 3. Detenga el flujo de agua, permita que la unidad de prueba drene y reemplace el tanque de entrada con el bloque de alimentación. Conecte las tomas de presión de la sección de prueba al manómetro digital. Establezca un flujo de agua y cure el manómetro.
4. Configure una serie de condiciones de flujo con cabezales diferenciales en pasos de 60mbar. En cada condición mida la tasa de flujo volumétrico.
5. Mida la temperatura del agua.
6. Repita el procedimiento para las otras piezas de prueba.
Resultados y análisis
1. Registre los resultados en la hoja de resultados.
7. Determine la densidad del agua y la viscosidad. .(Ver numeral 2)
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3. Calcule la pérdida de carga debido a la entrada y salida. Exprese esta pérdida de carga por curva como un coeficiente de pérdida Ke dividiendo por el cabezal de velocidad. Compare el resultado con el predicho de los resultados dados en los numerales 0 y 6.4.1.15 para el caso apropiado.Hoja de resultados
Numero de experimento Temperatura del agua:………..
Título del experimento Densidad :………Kg/m2
Condiciones de la prueba Viscosidad:………:…cP
Fecha Diámetro de la sección de prueba:………..mm
Tabla 37. Reporte de resultados perdidas en entradas y salidas en tuberías.
Cantidad de agua recolectada Q (L)
Tiempo de recolección de agua t (seg)
Caudal de flujo Q (L/min) Velocidad promedio V (m/seg) Velocidad promedio V2/2g Cabeza en el tanque de entrada h1 (mm) Cabeza en la entrada de la tubería h2 (mm) Perdida de cabeza en la entrada hentrada (mm) Cabeza a la salida de tubería h3 (mm)
Cabeza al tanque de salida h4 (mm)
Perdida de cabeza en la salida hsalida (mm) Coeficiente de pérdida de entrada Kentrada Coeficiente de perdida de salida Ksalida Observaciones:
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7
GOLPE DE ARIETE
7.1 INTRODUCCIÓN
El martillo hidráulico y la oleada son fenómenos comunes en el mundo, pero rara vez son entendidos por los ingenieros. El flujo de agua a través de una tubería no parece ser capaz de generar altas presiones o crear un riesgo para las juntas y los montajes, sin embargo, los efectos del martillo pueden romperse con relativa facilidad.
El agua que fluye a través de una longitud de tubería gana un impulso, y por lo tanto, naturalmente lleva consigo una energía cinética. El cierre rápido de una válvula requiere la disipación de esa energía. El agua es solo ligeramente compresible, por lo que la energía se ejerce en forma de un aumento momentáneo de la presión por encima de la presión estática normal.
Sin embargo, la velocidad de cierre de la válvula que detiene el flujo tendrá un profundo efecto en la intensidad del aumento de presión. Si la válvula se cierra muy rápidamente, el aumento de presión puede provocar el efecto del martillo de tubo, donde una onda de energía viaja dentro de la tubería a la velocidad del sonido, creando un sonido y potencialmente daño. Además del cierre de una válvula, la conmutación de una bomba puede crear un martillo de tubería, o posiblemente la dirección de cambio de agua en una junta de tubería. El aparato de martillo de tubo de Cussons Technology permite medir las presiones resultantes del cierre de una válvula de alta velocidad.
Se experimenta un fenómeno diferente cuando una corriente de agua se alimenta a través de un sistema de tuberías que incluye una cámara en la que la acumulación de presión puede encontrar una salida. Luego, el agua entrará en la cámara, reduciendo o eliminando el martillo. Esto se prueba en el aparato de sobretensión.
Es posible calcular la presión de sobrecarga real para ciertas condiciones, y la teoría se trata en la sección correspondiente de este manual, pero las situaciones en las que hay una longitud de línea inusual o válvulas de cierre extremadamente rápidas pueden hacer aconsejable proporcionar contingencia adicional en algunos casos.
El Banco de Hidráulica de Cussons, consideran cuatro conjuntos de para el análisis del golpe de ariete. En la, se presenta el resumen de accesorios y experimentos contemplados para este tema.
Tabla 38. Accesorios y experimentos para el estudio del golpe de ariete con el banco hidrodinámico Cussons
TEMA ACCESORIO EXPERIMENTO
REFERENCIA NOMBRE
GOLPE DE
ARIETE P6515 ANÁLISIS DEL GOLPE DE ARIETE MONTAJE COMPLETO PARA
Entrada de alta presión del martillo de tubo El martillo del tubo caudal cero
La tasa de cierre de la válvula El Experimento de bombeo
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7.2 INSTALACIÓN, PUESTA EN SERVICIO Y MANTENIMIENTO