lineas piezometricas 2012

CALCULOS Y RESULTADOS
Para el tubo recto de 1”
Primer Caudal
P1= 7.5 PSI
P1 = 7.5 lbf/in^2*(1 in^2 / (0.0254m) ^2)*((0.3048m) ^2/1 ft^2)
P1 = 1080 lbf/ft^2
P1/Ý =1080 lbf/ft^2 / 62 lbf/ft^3
P1 = 17.419 ft
17.419 ft * 0.3048 m/ 1 ft
P1/Ý = 5.3093 mca
P2/Ý = P1/Ý – hf
P2/Ý =5.3093mca – 0.5 mca
P2/Ý = 4.8093
Para el primer caudal:
El gradiente de perdida hf/l = 0.5 cmhg/4.84m= 0.10
Para el tubo recto de ¾”
P1= 10 PSI
P1 = 10 lbf/in^2*(1 in^2 / (0.0254m) ^2)*((0.3048m) ^2/1 ft^2)
P1 = 1440 lbf/ft^2
P1/Ý =1440 lbf/ft^2 / 62 lbf/ft^3
P1 = 23.22 ft
23.22 ft * 0.3048 m/ 1 ft
P1/Ý = 7.07 mca
P2/Ý = P1/Ý – hf
P2/Ý =7.07mca – 0.5 mca
P2/Ý = 6.57
Para el primer caudal:
El gradiente de perdida hf/l = 0.5 cmhg/4.85m= 0.10
Para la T de 90°
P1= 10 PSI
P1 = 10 lbf/in^2*(1 in^2 / (0.0254m) ^2)*((0.3048m) ^2/1 ft^2)
P1 = 1440 lbf/ft^2
P1/Ý =1440 lbf/ft^2 / 62 lbf/ft^3
P1 = 23.22 ft
23.22 ft * 0.3048 m/ 1 ft
P1/Ý = 7.07 mca
P2/Ý = P1/Ý – hf El gradiente de perdida hf/l = 0.5 cmhg/8.80m= 0.05
P2/Ý =7.07mca – 0.5 mca
P2/Ý = 6.57
Para el Primer caudal:
El gradiente de perdida hf/l = 0.5 cmhg/9.247m= 0.054
Para codo de 90° ¾”
P1= 14 PSI
P1 = 14 lbf/in^2*(1 in^2 / (0.0254m) ^2)*((0.3048m) ^2/1 ft^2)
P1 = 2016 lbf/ft^2
P1/Ý =2016 lbf/ft^2 / 62 lbf/ft^3
P1 = 32.51 ft
32.51* 0.3048 m/ 1 ft
P1/Ý = 9.909 mca
P2/Ý = P1/Ý – hf
P2/Ý =9.909mca – 0.5 mca
P2/Ý = 9.409
Para el primer caudal:
El gradiente de perdida hf/l = 0.5 cmhg/8.80m= 0.05
Para el tubo recto de 1”
Segundo Caudal
P1= 20 PSI
P1 = 20 lbf/in^2*(1 in^2 / (0.0254m) ^2)*((0.3048m) ^2/1 ft^2)
P1 = 2880 lbf/ft^2
P1/Ý =2880 lbf/ft^2 / 62 lbf/ft^3
P1 = 46.45 ft
46.45 ft * 0.3048 m/ 1 ft
P1/Ý = 14.15 mca
P2/Ý = P1/Ý – hf
P2/Ý =14.15mca – 0.8 mca
P2/Ý = 13.35
Para el segundo ccaudal:
El gradiente de perdida hf/l = 0.8 cmhg/4.84m= 0.16
Para el tubo recto de ¾”
P1= 20 PSI
P1 = 20 lbf/in^2*(1 in^2 / (0.0254m) ^2)*((0.3048m) ^2/1 ft^2)
P1 = 2880 lbf/ft^2
P1/Ý =2880 lbf/ft^2 / 62 lbf/ft^3
P1 = 46.45 ft
46.45 ft * 0.3048 m/ 1 ft
P1/Ý = 14.15 mca
P2/Ý = P1/Ý – hf
P2/Ý =14.15mca – 0.8 mca
P2/Ý = 13.35
Para el segundo caudal:
El gradiente de perdida hf/l = 0.8 cmhg/4.84m= 0.16
Para la T de 90°
P1= 20.1 PSI
P1 = 20.1 lbf/in^2*(1 in^2 / (0.0254m) ^2)*((0.3048m) ^2/1 ft^2)
P1 = 2894.4 lbf/ft^2
P1/Ý =2894.4 lbf/ft^2 / 62 lbf/ft^3
P1 = 46.7 ft
46.7ft * 0.3048 m/ 1 ft
P1/Ý = 14.22 mca
P2/Ý = P1/Ý – hf
El gradiente de perdida hf/l = 0.5 cmhg/8.80m= 0.05
P2/Ý =14.22 mca – 0.8 mca
P2/Ý = 13.42
Para el segundo caudal:
El gradiente de perdida hf/l = 0.8 cmhg/9.247m= 0.087
Para codo de 90° ¾”
P1= 22 PSI
P1 = 22 lbf/in^2*(1 in^2 / (0.0254m) ^2)*((0.3048m) ^2/1 ft^2)
P1 = 3168 lbf/ft^2
P1/Ý =3168 lbf/ft^2 / 62 lbf/ft^3
P1 = 51.097 ft
51.097* 0.3048 m/ 1 ft
P1/Ý = 15.57 mca
P2/Ý = P1/Ý – hf
P2/Ý =15.57mca – 0.8 mca
P2/Ý = 14.77
Para el segundo caudal:
El gradiente de perdida hf/l = 0.8 cmhg/8.80m= 0.090
DATOS
Q /N
Linea de trabajo Z (m)
1
Q /N
Caudal del (V)
Δht (mmhg)
Vol cm3
T seg
h1
h2
Tubo recto 1"
1,62
4,84
9000
7.34
71.8
69.6
7.5
Tubo recto 3/4"
1,64
4,85
9000
7.52
69.3
67.1
10
T 90°
1,45
9,247
9000
7.55
70.18
66.5
10
Codo de 90°
3/4"
0,526
8,8
9000
8.77
73.6
60.8
14
Linea de trabajo Z (m)
2
Long (m)
Presion de
Bourdon
Long (m)
Caudal del (V)
Presion de
Bourdon
Δht (mmhg)
Vol cm3
T seg
h1
h2
Tubo recto 1"
1,62
4,84
9000
11.22
71
6.8
20.1
Tubo recto 3/4"
1,64
4,85
9000
12.59
70
62
20
T 90°
1,45
9,247
9000
10.51
70.05
68.8
20
Codo de 90°
3/4"
0,526
8,8
9000
12.14
71
66.5
22
CUESTIONARIO
1: En un plano pequeño y a escala, presente un esquema completo del sistema utilizado,
este deberá utilizar las convecciones para dibujo de tuberías, válvulas y cotas asignadas.
2: En el esquema anterior dibuje las líneas de altura total, líneas de energía (LE), líneas
de alturas piezometricas (LP), para cada uno de los caudales y sistemas de tuberías
ensayados.
3: Para el caudal mayor determine el gradiente de perdidas, en cada uno de los tramos de
tuberías.
4: Explique por que las líneas LP y LE son tramos de rectas, para este sistema.
R/ las líneas LP y LE son rectas para este sistema debido a que los tubos
conservan a lo
largo de su longitud el mismo diámetro, y por ende área en su sección transversal y la misma
velocidad. Además las líneas siguen la dirección del flujo y este se mueve en línea recta así
por lo tanto las líneas LP y LE son rectas.
5: Utilizando esquemas de sistemas hidráulicas, explique mediante el uso de las LP y LE,
en que sitio se presentaran presiones manométricas menores que la atmosférica, y como
afecta esta situación el funcionamiento de un sifón de un lavamanos, en una edificación.
TUBO RECTO 1”
Hf=0.42 m.c.a
EK=V2/2g=0.29 m.c.a
EK=0.29 m.c.a
H1=9.74 m.c.a
H2=9.31 m.c.a
Z1=1.62m
Z2=1.62m
4.84m

PLANO REF.∇ 0.0
CALCULO DE CAUDALES
1𝑚3
VOL = 9000cm3× (100𝑐𝑚)3 = 9 × 10−3 𝑚3
Q=

𝑉𝑂𝐿
𝑡1
=
9×10−3 𝑚3
7.34𝑠
= 1.22E -3m3/s
Columna 1
71.8cmHg ≈ 0.718 mHg
Sw.hW1 = SHg. hHg

Columna 2
68.6cmHg ≈ 0.686mHg
Hw2= 9.31m.c.a
hw1=
(13.57)(0.718)
1
= 9.74 m.c.a

ECUACION DE LA ENERGIA DE BERNOULLI
𝑃1
𝑊
+ 𝑍1 +
Hf:
𝑃1
𝑊
-
𝑝2
𝑤
𝑣12
2𝑔
− ℎ𝑓 =
𝑝2
𝑤
+ 𝑍2 +
𝑣22
2𝑔
como V1 = V2 ; Z1=Z2 queda que:
𝑝
∴𝑤=h
Hf= h1 – h2 = 9.74 – 9.31m =0.42m

CALCULO DE VELOCIDAD
𝑄
Q = V. A → V= 𝐴 =

1.22×10−3 /𝑠
𝜋
(25.4×10−3 𝑚)2
4
= 2.40m/s
CALCULO DE LA ENERGIA CINETICA
𝑣2
EK = 2𝑔 =
𝑚
𝑠
𝑚
2(9,8 2 )
𝑆
(2.40 )2
= 0.29m
CODO 90° ¾”
Hf=0.76 m.c.a
EK=V2/2g=0.65 m.c.a
EK=0.65 m.c.a
H1=9.98 m.c.a
H2=9.22 m.c.a
Z1=0.526m
Z2=0.526m
8.8m
PLANO REF.∇ 0.0

CALCULO DE CAUDALES
Q1=1,02E-3m3/s

COLUMNA 1
73.6 CmHg = 0.73.6 mHg
hw1= 9.98 m.c.a

COLUMNA 2
6.80 CmHg = 0.680 mHg
Hw2 = 9.22 m.c.a

De la ecuación de bernoulli queda que:
Hf = 9.98 – 9.22
Hf = 0.76 m.c.a

CALCULO DE LA VELOCIDAD
𝑄
Q = V. A → V= 𝐴 =

1.02×10−3 𝑚3 /𝑠
𝜋
(19,05×10−3 𝑚)2
4
= 3.57m/s
CALCULO DE LA ENERGIA CINETICA
𝑣2
EK = 2𝑔 =
𝑚
𝑠
𝑚
2(9,8 2 )
𝑆
(3.57 )2
= 0.65m
TUVO RECTO ¾”
Hf=0.29 m.c.a
EK=V2/2g=0.88 m.c.a
EK=0.88 m.c.a
H1=9.40 m.c.a
H2=9.11 m.c.a
Z1=1.64m
Z2=1.64m
4.85m

CALCULO DE CAUDALES
Q1=1.19E-3m3/s

COLUMNA 1
69.3 CmHg = 0.693 mHg
hw1= 9.40 m.c.a

COLUMNA 2
67.1 CmHg = 0.671 mHg
Hw2 = 9.11 m.c.a

De la ecuación de bernoulli queda que:
Hf = 9.40 – 9.11
Hf = 0.29 m.c.a
PLANO REF.∇ 0.0

CALCULO DE LA VELOCIDAD
𝑄
Q = V. A → V= 𝐴 =

1.19×10−3 𝑚3 /𝑠
𝜋
(19,05×10−3 𝑚)2
4
= 4.17m/s
CALCULO DE LA ENERGIA CINETICA
𝑣2
EK = 2𝑔 =
𝑚
𝑠
𝑚
2(9,8 2 )
𝑆
(4.17 )2
= 0.88m
Te de 90 1”
Hf=0.5 m.c.a
EK=V2/2g=0.27 m.c.a
EK=0.27 m.c.a
H1=9.52 m.c.a
H2=9.02 m.c.a
Z1=1.45m
Z2=1.45m
9.247m

CALCULO DE CAUDALES
Q1=1.19E-3m3/s

COLUMNA 1
70.18 CmHg = 0.7018 mHg
hw1= 9.52 m.c.a

COLUMNA 2
PLANO REF.∇ 0.0
66.5 CmHg = 0.665 mHg
Hw2 = 9.02 m.c.a

De la ecuación de bernoulli queda que:
Hf = 9.52 – 9.02
Hf = 0.5 m.c.a

CALCULO DE LA VELOCIDAD
𝑄
Q = V. A → V= 𝐴 =

1.19×10−3 𝑚3 /𝑠
𝜋
(25.4×10−3 𝑚)2
4
= 2.34m/s
CALCULO DE LA ENERGIA CINETICA
𝑣2
EK = 2𝑔 =
𝑚
𝑠
𝑚
2(9,8 2 )
𝑆
(2.34 )2
= 0.27m
ANALSIS DE RESULTADOS
En el ensayo realizado se observo que las perdidas en el tubo liso fueron menores que en
el tubo liso que contenía una válvula de globo con un diferencia de (ht2 – ht1 = 2.2)
bastante considerable con respecto a los caudales. Podemos decir que fueron totalmente
diferentes a las perdidas, por que en el tubo liso el flujo se mueve con mayor facilidad y
rapidez haciendo el caudal mayor que en los demás tubos, ya que estos hacen que el
flujo se retrasé un poco en tiempo de movilización de un punto a otro; por otra parte
también notamos que en el tubo liso la diferencia de perdidas de un punto a otro es
mucho menor que la diferencia de presión en los demás tubos. Haciendo que la presión
en el punto “B” sea mucho menor que la del punto “B” en el tubo liso.
CONCLUSIONES
A partir de lo desarrollado en el laboratorio y complementos con los cálculos de oficina es
preciso afirmar que la línea de altura piezometrica siempre se encuentra por debajo de la
línea de energía total esto se pude considerar como un indicativo para verificar que el
procedimiento y los resultados hayan sido los correctos. Además las líneas son paralelas
cuando los tramos de las secciones rectas tienen la misma área y siempre continúen en la
misma dirección del flujo.
Por otra parte se pude decir que los aditamentos en tubos siempre disminuyen el caudal y
aumenta las pérdidas presentándose o no cambios en la dirección del flujo, estas
pérdidas no solo dependen del aditamento si no del material con que estén fabricados
siendo los tubos PVC los que generan menos pérdidas. Todo eso es útil en la vida
profesional ya que se usan para trabajar en sistemas de acueductos o bien en redes de
tuberías relacionando las variables como caudal, longitud, diámetro, etc. En donde la
mayor utilidad se hace con las líneas de altura piezometricas.
RECOMENDACIONES

Se debe tener pleno conocimiento sobre el manejo de los equipos de laboratorio para no
tener accidentes que causen problemas en el mismo.

Percatarse siempre antes de realizar las mediciones de los datos, que las válvulas y
llaves que se encuentren abiertas sean las correctas ya que si no lo son esto conllevara a
obtener errores en los resultados finales del laboratorio.

Al medir el caudal se debe tener presicion al momento de tomar el tiempo y el abrir las
llaves y poder obtener los mejores resultados.

Llevar al laboratorio los materiales y vestuarios adecuados como bata, zapatos, u otros
accesorios.

Realizar una observación a los implementos a utilizar para las medidas de datos como
relojes de presión válvulas y tubos que se encuentren en perfecto estado para que no
produzcan errores en los resultados

Tener bien claro las explicaciones del docente para una buena realización del laboratorio.