expancion brusca

EXPASION BRUSCA










ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
BOGOTÁ, D. C.
12 de MARZO de 2013
Contenido


INTRODUCCIÓN
El laboratorio que se presentara a continuación tratara de un tema muy importante para la hidráulica aplicada a tuberías, ya que es un fenómeno que se presenta generalmente. Este laboratorio principalmente se practica con el fin dellevar los conocimientos teóricos a la práctica, ya que es importante entender de manera aplicada lo que se estudia de manera numérica, en la medida en que seamos capaces de reconocer las características del perfil que se presenta normalmente en las tuberías de este tipo. Para ello, se iniciara la toma de datos con caudales bajos que se irán aumentando gradualmente, con el fin de observar lasmodificaciones que se presentan en la línea piezométrica del sistema con enfoque primordial en el área en la cual se presenta el cambio de tubería de diámetro menor a tubería de diámetro mayor o como es más conocido el lugar donde se presenta la expansión brusca o perdida localizada.
OBJETIVOS
Comprender los fenómenos generales que permiten la medición del flujo y de las pérdidas de altura que sepueden presentar en un sistema de tuberías que genera pérdidas por expansión brusca.

Ver la distribución de la línea de energía y la línea piezométrica en la zona donde se presentan las pérdidas de energía por expansión, analizar y comentar su comportamiento.

Calcular las pérdidas de energía con la ecuación general para expansión brusca teniendo en cuenta la presión en el flujo circulatorio,y compararla con los cálculos aplicando la expresión de Borda.

Encontrar la relación entre la línea piezométrica y la línea de energía.

Comparar los resultados de las perdidas experimentales con los teóricos.











MARCO TEÓRICO
Cuando se tiene una ampliación súbita en el diámetro del conducto de presión se genera una pérdida de energía localizada que se puede calcularutilizando el principio de conservación de la masa, la cantidad de movimiento, y la ecuación de energía.
Se define el volumen de control de la figura 1.



Figura1
Análisis de fuerzas
Las fuerzas cortantes en las paredes del tubo pueden despreciarse.
En la sección 1 actúan dos presiones.
Una presión P1 que actúa sobre la sección transversal del tubo de corriente, con diámetro igual altubo no ampliado
Una presión P1 que actúa sobre la corona circular con área igual a la diferencia de áreas de las dos secciones.
De la aplicación de la ecuación de cantidad de movimiento lineal al volumen de control, resulta:
Ecuación
De la ecuación de la energía entre las secciones 1 y 2 se obtiene:
Ecuación
Sustituyendo (1) en (2) Se obtiene la ecuación general dela perdida localizada.
Ecuación





Figura2
En la figura 2 se observa que en los tramos localizados antes y después de la expansión, los diámetros de las tuberías son constantes, las pendientes de las líneas de energía y piezométricas son constantes e iguales para cada tramo.
Si se hace La ecuación para la perdida de energía queda:
Ecuación . Ecuación de BordaUtilizando la ecuación de continuidad esta ecuación se transforma en:
Ecuación
Caso especial
Se presenta cuando se avalúan las pérdidas de energía producidas por una tubería que descarga en un tanque, lo que quiere decir que la relación de áreas es cero, con lo cual la pérdida de energía producida por la entrada de un tubo a presión en un tanque es igual a la altura de velocidaddel tubo .

Ecuación
Ecuación
ESQUEMA DE INSTALACIÓN
En el laboratorio el sistema dispone de:
Tubería en acrílico transparente con una expansión brusca, a lo largo del sistema se encuentran instalados una serie de tubos piezométricos, en la figura 1 y 2 se presenta el esquema general de instalación, junto con las dimensiones y la disposición de los diferentes tubos piezométricos....