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ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA JULIO
GARAVITO
NELSON ANDRES GONZALEZ
TORRES
LABORATORIO DE HIDRÁULICA A SISTEMAS DE
PRESIÓN ESTUDIO DE UNA EXPANSIÓN BRUSCA
PROFESOR: LAURA DANIELA VANEGAS
OTÁLORA
BOGOTÁ – COLOMBIA – 2020
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Informe de Expansión Brusca, Guías, Proyectos, Investigaciones de Hidráulica
Informe de la practica de expansión brusca realizada en laboratorio
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2019/2020
1 / 26
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ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA JULIO
GARAVITO
NELSON ANDRES GONZALEZ
TORRES
LABORATORIO DE HIDRÁULICA A SISTEMAS DE
PRESIÓN ESTUDIO DE UNA EXPANSIÓN BRUSCA
PROFESOR: LAURA DANIELA VANEGAS
OTÁLORA
BOGOTÁ – COLOMBIA – 2020
INDICE
- INTRODUCCIÓN
- OBJETIVOS.........................................................................................................................................
- MARCO TEORICO
- PROCEDIMIENTO
- DATOS
- CALCULOS
- DESARROLLO PREGUNTAS
- ANALISIS DE RESULTADOS
- CONCLUCIONES
- BIBLIOGRAFIA
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Calcular las pérdidas de energía ocasionadas por una expansión brusca en una tubería.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Calcular las perdidas localizadas por medio de la ecuación de borda.
Identificar volúmenes de control para estos sistemas de expansión brusca
Analizar las variaciones de presiones que se presentan dentro del sistemas y encontrarles el por
qué.
MARCO TEORICO
Línea piezométrica: Es la línea que une los puntos hasta los que el líquido podría ascender si se insertan
tubos piezométricos en distintos lugares a lo largo de la tubería o canal abierto.
Ampliación súbita: Separación del líquido de las paredes de la tubería formando grandes
turbulencias entre el tubo de corriente y las paredes de la tubería.
Perdida de energía: Se denomina perdida de energía localizada, disminución de la presión entre dos
puntos del sistema de flujo.
Volumen de control para el análisis del flujo de una expansión brusca:
- Aguas arriba: Por la sección de control de entrada 1. En el inicio de la ampliación, en el punto
donde se presenta el cambio repentino de sección.
- Aguas abajo: Por la sección de control de salida 2. Un punto suficientemente alejado del
inicio de la expansión, donde el tubo de corriente llena totalmente la sección expandida.
- Lateralmente: Por las paredes del tubo de diámetro mayor.
Análisis de fuerzas: De la aplicación de la ecuación de cantidad de movimiento lineal al volumen de
control, resulta:
- Ecuación de energía entre las secciones 1 y 2:
DATOS
Desarrollando lo dicho en el procedimiento, se toman datos de 15 caudales diferentes que están
dados en la siguiente tabla. Donde n es el número de tomas de volumen y tiempo
n V
(ml)
TIEMPO
(s)
Tabla 1. Datos de volumen y tiempo.
También se tienen los datos de la altura de los 17 piezómetros para cada uno de los diferentes
caudales. Las unidades de la altura son centímetros.
LINEAS
PIEZOMETRICAS (m)
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q
Q
Q
Q14 Q
Piezóm
etro
P
P
Tabla 2. Altura de los piezómetros para cada caudal.
Otros datos que se tiene y son necesarios para el desarrollo del informe son los siguientes.
D
1 = 0,0254 (m)
D 2 = 0,0493 (m)
AREA
(m2)
AREA
(m2)
α = 1,
g = 9,
ν agua = 1,004,E-
Se tiene los datos de los diámetros de la tubería por donde fluye el
liquido D 1
D
2
=49,3 mm
Donde el D 1
es el diámetro de la tubería más angosta y D 2
es la expansión de la tubería.
Tabla 3. Calculo del caudal.
Se realizan las gráficas de las líneas piezométricas.
Las gráficas se realizan con la distancia entre piezómetros y la altura de los piezómetros dados en la
tabla 2. Por cada grafica se realiza 3 líneas piezométricas.
LINEA PIEZOMETRICA
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,
Distancia entre piezométros (m)
h1 h2 h
LINEA PIEZOMETRICA
0,
0,
0,
0,
0,
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,
Distancia entre piezométros (m)
h4 h5 h
LINEA PIEZOMETRICA
0,
0,
0,
0,
0,
0,0000 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,
Distancia piezométros (m)
h8 h9 h
Grafica 1. Línea piezométrica.
Grafica 2. Línea piezométrica
Altura del piezometro (m)
Altura del piezometro (m)
Altura del piezometro (m)
Velocidades
(m/s)
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V14 V
Piezómetro
P
P2 17 0,72 0,66 0,
Tabla 3. Calculo de velocidad.
Tabla 5. Calculo de numero de Reynolds.
LINEAS DE
ENERGIA
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q
Q11 Q
Q
Q
Q
Piezómetro
P
P
Tabla 6. Línea de energía.
Tener en cuenta que a partir del piezómetro número 3 el área cambia debido a la expansión que se
tiene en el sistema de tubería
Se realizan las gráficas de las líneas de energía.
De igual forma que la línea piezométrica, por cada grafica se realiza 3 líneas de energ
LINEA DE ENERGIA
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,
Distancia entre piezométros (m)
h4 h5 h
LINEA DE ENERGIA
1,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,
Distancia entre piezométros (m)
h8 h9 h
Grafica 7. Línea de energía.
Grafica 8. Línea de energía.
Altura del piezometro (m)
Altura del piezometro (m)
LINEA DE ENERGIA
1,
1,
0,
0,
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,
Distancia piezométros (m)
h11 h12 h
LINEA DE ENERGIA
1,
1,
1,
1,
0,
0,
0,
0,
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,
Distancia piezométros (m)
h13 h14 h
Grafica 9. Línea de energía.
Grafica 10. Línea de energía.
Existen distintas formas de calcular las pérdidas por expansión brusca, una de ellas es aplicando la
ecuación de Bernoulli
Donde el cambio de energía representa la diferencia entre la línea de energía del punto 2, donde
se tiene la expansión brusca, y el punto 1 que es donde se tiene la tubería de menos tamaño.
Altura del piezometro (m)
Altura del piezometro (m)