Elementos Del Laboratorio de Hidráulica

IDENTIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL LABORATORIO DE HIDRÁULICA

ADRIANA M. PALMA CUENTAS HABID E. SANTIAGO MÉNDEZ CARLOS A. SAUMETH ESCOBAR OZZY RESTREPO

PROFESOR: ING. BLADIMIR SALCEDO CASTILLA LABORATORIO DE HIDRÁULICA GRUPO AD1

UNIVERSIDAD DE LA COSTA CUC FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

16 DE AGOSTO DE 2013

TABLA DE CONTENIDO

Págs.

1. INTRODUCCIÓN……………………………………………..…………....…1

2. EQUIPOS………………………………………………………………………2 3. CONCLUSIONES………………………………………………………….…15

BIBLIOGRAFÍA

1. INTRODUCCIÓN

Una de las ciencias básicas de la ingeniería es la Mecánica de Fluidos, que junto con la Hidráulica se ocupan de forma particular del estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos líquidos, y su importancia radica principalmente en la aplicación de los conceptos teóricos y los resultados obtenidos a través de ensayos en el laboratorio; por lo que en el presente informe liderado por un grupo de estudiantes adscritos a la facultad de Ingeniería de la Universidad De la Costa se expone en detalle cada uno de los elementos o equipos pertenecientes al Laboratorio de Hidráulica permitiendo identificar en campo cada uno de sus elementos, siendo necesaria una investigación acerca de los equipos y su funcionalidad, así mismo la descripción correspondiente para cada uno, con la finalidad de poder manejar las nociones y aplicaciones de la hidráulica a situaciones de la vida real mediante la modelación experimental y familiarizarnos un poco a su naturaleza y consolidar conceptos teóricos para el desarrollo de hábitos y habilidades.

La labor del estudiante consistirá en dar a conocer la importancia que confiere el distinguir cada uno de los equipos hidráulicos que hacen parte de las Prácticas de Laboratorio y son de gran importancia para el desarrollo profesional alcanzando logros como ingenieros en el campo laboral mediante la utilización de métodos de investigación y modelación experimental para ofrecer posibles soluciones a situaciones de la vida real que mejoren la calidad de vida de las personas.

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2. EQUIPOS

En la práctica del laboratorio de hidráulica son fuente esencial de aprendizaje los siguientes equipos dispuestos en las instalaciones de la Universidad De la Costa, concretamente el laboratorio de hidráulica en asocio con el de Mecánica de Fluidos; los cuales cuentan con el equipamiento especial dispuesto para la enseñanza de la ingeniería al servicio de la comunidad estudiantil. Los equipos con los que cuenta la universidad en su gran mayoría son de la marca ARMFIELD, una reconocida empresa fabricante de equipos de laboratorio dedicados para la formación en la ingeniería y la investigación en diversas disciplinas de la rama ingenieril. A continuación se da a conocer en detalle la descripción de cada equipo con los que cuenta la universidad ofreciendo un completo registro fotográfico de cada uno de ellos.

BALANZA HIDROSTÁTICA

Figura 1. Balanza hidrostática.

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Este equipo es llamado balanza hidrostática pero su verdadero nombre de acuerdo a sus características de diseño corresponde a cuadrante hidráulico F112; igualmente este diseño tuvo lugar esencialmente

para estudiar la presión

hidrostática y determinar el empuje ejercido por un fluido sobre un cuerpo sumergido donde se emplea primordialmente el Principio de Arquímedes, el cual cita que para un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, éste recibirá entonces un empuje de abajo hacia arriba equivalente al peso del volumen del fluido desalojado; para un cuerpo parcial o totalmente sumergido determinando los siguientes parámetros experimentales:

 Centro de presión (cp.).  Empuje hidrostático.  Fuerzas resultantes.

BANCO HIDRÁULICO

Figura 2. Banco hidráulico F1-10.

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El banco hidráulico básico F1-10 fue diseñado como un módulo de servicio portátil para soportar un rango comprensivo de modelos y es utilizado en la hidráulica para determinar el flujo de canales abiertos y cerrados instruyendo en la práctica los conocimientos adquiridos en la teoría hidráulica y también en mecánica de fluidos. Está constituido por 10 partes que son:

 Botón de encendido  Escala y medidor del nivel de agua  4 ruedecillas  Válvula para control de agua  Válvula de drenaje del tanque sumidero  Canal de flujo  Porta vertederos  Ranura para pantalla de apaciguamiento  Tanque volumétrico  Válvula de purga

Descripción.  Esta constituido en un 85% de plástico.  Tiene la capacidad de reducir el flujo bajo o alto (turbulento, laminar).  Capacidad de 250 litros.  Medidor de volumen.  Longitud: 1,13m.  Ancho:0,73m  Altura : 1,00m

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APARATO DE BERNOULLI

Figura 3. Aparato de Bernoulli

El Aparato de Bernoulli F1-15 también es conocido como aparato de Venturi o venturímetro este equipo depende del banco hidráulico para su funcionamiento donde se busca la aplicabilidad del teorema de Bernoulli y describe el comportamiento inadecuado de un fluido de acuerdo si son convergentes o divergentes, este equipo también es utilizado para medir la tasa de flujo, es decir, la descarga en tuberías en la unidad del tiempo.

Descripción.  Costa de un tubo Venturi en acrílico trasparente.  Conducto convergente.  Tubo de carga total.  Manómetro.

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 Determinación de diferentes caudales.  Medición de cargas estáticas.

PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍAS Descripción. pérdidas

de

Accesorio carga

en

tuberías F1-18; corresponde a un tipo de accesorio o complemento

del

Banco

Hidráulico cuya funcionalidad se centra en que nos mide detalladamente la caída de la presión del agua a través de

una

sección

circular,

estableciendo condiciones

Figura 4. Accesorio Pérdidas de carga en tuberías.

las hidráulicas

adecuadas

para

comprobación

del

la modelo

matemático.

Básicamente este equipo dispone de un tubo, llamado tubo de prueba dispuesto en dirección vertical a los lados del equipo. Como accesorio complementario del Banco Hidráulico se suministra de este. De esta forma, se generan ciertos caudales mayores o menores, los cuales pueden ser controlados mediante la válvula de la cual dispone el equipo para la descarga del tubo de prueba.

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Funcionamiento.

El

equipo

pérdida

de

fricción

en

tuberías,

dispone

adecuadamente de la pérdida de carga situada entre dos puntos observables (muestreo) del tubo cuya medición se hace a través de un par de manómetros, dispuesto uno de agua sobre mercurio asignable a mayores diferencias de presión y otro manómetro de agua con presión estable mantenida en un compartimiento para las menores diferencias de presión.

MESA DE FLUJO LAMINAR

Figura 5. Mesa de flujo laminar.

También llamado Banco de flujo laminar C10 corresponde a un equipo hidráulico diseñado especialmente para de forma experimental simular el estado ideal de un flujo de un fluido, en otras palabras, para simular un flujo incompresible y que no posee fricción alguna, de tal forma que los modelos de flujos puedan ser fácilmente observables; contribuyendo de esta forma a la identificación de los

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principios que rigen a un tipo de flujo potencial, además de permitir evaluar mediante la observación los modelos físicos adecuados.

Caracterización técnica.  Longitud hijas de vidrio: 892 mm.  Ancho base moldeada: 610 mm.  Distancia entre las hojas de vidrio: 3,2 mm.  Fuentes y/o sumideros: 7 posiciones y 8 puntos.  Inyectores de tinte: 19 agujas hipodérmicas.

CANAL HIDRÁULICO MULTIPROPÓSITO O CANALETA

Figura 6. Canal hidráulico multipropósito – Accesorio F1-10.

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Corresponde a un accesorio adicional al Banco Hidráulico F1-10, diseñado de manera especial para hacer visibles los referentes teóricos expuestos en la mecánica de fluidos e hidráulica para el comportamiento de estructuras dispuestas sobre canales hidráulicos abiertos.

Descripción.

Básicamente se trata de un tipo de canal abierto de pequeñas dimensiones, diseñados actualmente con longitudes de 2,5 m y 5 m. Este canal posee caras laterales diáfanas de acrílico, las cuales hacen observables el comportamiento del fluido ensayado. El accesorio dispone de un compartimiento de entrada de PVC y descarga sobre el Banco hidráulico. La canaleta o en su defecto el canal está dispuesto sobre un tipo de estructura rígida de pendiente ajustable según los requerimientos de práctica. Igualmente el equipo dispone

de un sistema de

amortiguamiento con la finalidad de que se pueda garantizar un flujo sin fricción de entrada y estable de agua al resto del canal; además el equipo permite controlar el nivel del agua mediante el ajuste del vertedero de descarga dispuesto para el accesorio. De esta misma forma el diseño del canal tiene en cuenta el complemento del Banco Hidráulico y dispone de regulador de caudal y compartimiento dimensionado para la determinación del caudal transportado en la unidad de tiempo.

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FLUJO EN CANALES

Figura 7. Canal Abierto F1-19 – Accesorio F1-10

Igualmente este equipo corresponde a un complemento del Banco Hidráulico F110 y presenta de una manera didáctica las principales caracterizaciones de un flujo conducido a través de un canal abierto.

Características.

Este canal está dispuesto con paredes de tipo transparentes de material acrílico dimensionado de tal manera que geométricamente guarden cierta relación en sus dimensiones de profundidad y anchura del canal. Igualmente el canal está dispuesto con compartimientos que funcionan como represas para la entrada y descarga del flujo.

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Por otra parte el canal dispone de una zona destinada al ingreso del agua mediante un recipiente amortiguador que en cierta forma disminuye la perturbación del flujo. Seguidamente el agua descargada es recolectada en el recipiente volumétrico y se repite el proceso.

Consideraciones del equipo. El flujo puede ser fácilmente visualizado dado a que el equipo cuenta con un sofisticado sistema de inyección de tinta dispuesto a la entrada del canal y la visualización de este a través de una retícula o líneas para precisar la visualización del flujo.

EQUIPO PÉRDIDAS DE CARGA EN ACODAMIENTO

Figura 8. Equipo pérdidas de carga en acodamiento F1-22.

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El equipo conocido como pérdida de energía en codos,

su nombre real es

Pérdidas de Carga en Acodamiento F1-22, corresponde a un instrumento que funciona complementario del Banco Hidráulico donde se permite observar las pérdidas de carga que se producen y son conocidos como pérdidas menores ya que el flujo es suave en los diferentes acodamientos debido al fenómeno de separación y mezcla del flujo.

Descripción.

 Contracciones súbitas.  Expansión súbita.  Válvula de control típica.  Codos.  Flujo suave.  Conexiones en T (ramificaciones).

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EQUIPO DESCARGA POR ORIFICIO

Figura 9. Equipo descarga por orificio F1-17.

También llamado descarga por orificio F1-17 la funcionalidad de este equipo lo hacen dependiente del banco hidráulico para el desarrollo de las actividades comunes donde permite un análisis completo del flujo a través de 5 orificios de diferentes diámetros en este aparato se busca determinar la ecuación de Bernoulli de acuerdo a el coeficiente de descarga, velocidad y contracción.

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Descripción.

 Tanque cilíndrico.  5 orificios de diferentes perfiles.  Conector al banco hidráulico.  Difusor de agitación.  Práctico para medir contracciones de chorro.

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3. CONCLUSIONES

Una vez culminado el proceso de investigación acerca de los elementos del laboratorio de hidráulica se tiene que el conocer la funcionalidad de cada uno de los equipos con los que cuenta enriquece grandemente el proceso de aprendizaje y se convierte al mismo tiempo en el campo en el cual como ingenieros en formación podemos familiarizarnos con cada una de las disciplinas de la ingeniería como tal; como lo es el caso de la hidráulica y la mecánica de fluidos.

Por otra parte se dispone de los medios necesarios para la realización de ensayos, investigaciones, experimentos, entre otros; encaminados todos a plasmar los conceptos teóricos ya sea para generar nuestras propias hipótesis, permitir comprobarlas o en su defecto generar los modelos físicos que describan el comportamiento de algún fenómeno estudiado en su momento. De la misma forma el laboratorio de hidráulica proporciona el equipamiento necesario para la investigación aplicada, para generación de algunos de los fenómenos hidráulicos naturales y su comportamiento experimental mediante el procedimiento adecuado para cada experiencia.

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BIBLIOGRAFÍA

ARMFIELD COMPANY. Ingeniería de Equipos de Enseñanza en Ingeniería.

DORIAN RODRÍGUEZ y CARLOS MARTÍNEZ. La experimentación en la hidráulica. Registro ISBN.

JUAN F WEBER. Guía de trabajos prácticos. Laboratorio de Hidráulica. Facultad Regional Córdoba, Universidad Tecnológica Nacional. UTN. Argentina. 2009.

SALDARRIAGA VALDERRAMA JUAN. Hidráulica de tuberías. Santafé de Bogotá: Alfa Omega Universidad de los Andes, 2007.