Diseño y construcción de un equipo para realizar prácticas de determinación de pérdidas friccionales y localizadas para el laboratorio de Mecánica de Fluidos

Abstract

Resumen .- Este proyecto tuvo como objetivo diseñar y construir un equipo de laboratorio para determinar pérdidas friccionales y localizadas y elaborar su manual de prácticas con el fin de complementar los conocimientos teóricos impartidos en la cátedra de Mecánica de Fluidos con la parte experimental. Se diseñó el equipo utilizando tres tipos de materiales para tuberías (cobre, hierro galvanizado y PVC), cuatro dimensiones de tuberías (½ ", ¾ ", 1 " y 1 ¼ " de diámetro), y pérdidas localizadas usando los siguientes accesorios: codos de 90 ° y 45 °, expansión y contracción súbitas, venturímetro, válvula de globo, válvula de compuerta, válvula de bola, una configuración de tuberías en paralelo, un sistema de bombeo (bomba centrífuga de 15 HP) y un tanque de alimentación y descarga (1 m3 de acero pintado con esmalte anticorrosivo) con un vertedero en “V” como su medidor de flujo. Para la obtención de datos se dispondrá de manómetros de vidrio de “U” invertida con válvulas de tapón cónico que permitirán la entrada sincronizada del fluido al interior del manómetro para mayor precisión y comodidad de la experimentación. Una vez seleccionados los materiales para la construcción del equipo, se destinó el área para su instalación en la planta baja del edificio de Química-Electrónica, se cimentaron los perfiles que soportarán el equipo y el sistema de bombeo, con la ayuda del personal que se encarga de los proyectos de construcción en la Escuela Politécnica Nacional y se provisionó de los suministros de agua y electricidad.Se acoplaron los diferentes conjuntos de piezas de acuerdo con el diseño previamente concebido, se realizaron pruebas preliminares de ajuste físico y rango de funcionamiento, a cada tubería y accesorio se les ensamblaron tomas de presión donde se acoplaron mangueras de plástico que desembocaron en manómetros de medición que determinaron las caídas de presión mientras se variaron los flujos. Se realizaron los diagramas de Moody y se determinaron los coeficientes de resistencia a través de accesorios correspondientes al equipo construido, se calibró el vertedero en “V” que reemplazó las mediciones de caudal tradicionales, es decir, sustituyó el uso de un balde con graduaciones volumétricas y el cronómetro. Finalmente, se redactó el manual de prácticas de laboratorio donde se exponen las pruebas a realizarse en el equipo y los resultados que deben ser obtenidos. Abstract .- This project aimed to design and build a laboratory apparatus in order to determine frictional losses in pipes and fittings and its corresponding manual for experimental tests in order to complement the theoretical knowledge imparted in the Fluid Mechanics lecture with the experimental part. The apparatus was designed using three types of piping materials (copper, galvanized iron and PVC), four diameter dimensions of pipes (½ ", ¾ ", 1 " and 1 ¼ "), and for losses in fitting using following ones: 90 ° and 45 ° elbows, sudden expansion and contraction, venturi tube, globe valve, gate valve, ball valve, a configuration of parallel pipelines, a pumping system (centrifugal pump of 15 HP) and a feed and discharge tank (1 m3 steel painted with anticorrosive enamel) with a triangular weir as the flow meter. To obtain data inverted "U" glass gauges were provided with tapered plug valves that allow sync fluid input into the gauge for accuracy and ease of experimentation. After selecting the materials for the construction of the equipment, the area was earmarked for installation on the ground floor of Electronic Chemistry building, steel profiles that will support the apparatus and the pumping system were cemented with the help of the staff responsible for construction projects at Escuela Politécnica Nacional and water and electricity supplies were provided. The different sets of parts according to the layout previously conceived were mated, preliminary evidence of physical adjustment and operating range were performed, each pipe and fitting have pressure sockets where plastic tubing were fixed leading up to the gauges where the pressure drop was determined while the flow is varied. Moody diagrams were constructed and the loss coefficients were determined for each fitting for the built apparatus, the triangular weir was calibrated and replaced the traditional flow measurements, i.e., it replaced the use of a bucket with volumetric graduations and stopwatch. Finally, the manual of laboratory tests was developed were the results to be obtained were drafted.