CALCULO DELCOEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO 04: COEFICIENTES DE RUGOSIDAD DE HAZEN Y WILLIAM Presentado por: Julio Cesar Torres Apaza Código: 010100834 J Asignatura: Laboratorio Fluidos Mecánica DOCENTE: ING. CARLOS MOSQUEIRA LOVON SEMESTRE 2014 – II CUSCO – PERU UAC CUSCO PÁGINA: 1 de 12 UAC CUSCO Pág.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS INDICE I.. Pág. Pág. 7 IV. Pág.12 VIII. Objetivos………………………………… Pág. Conclusiones…………………………… Pág. V. 4 III. 10 VII. 8 PÁGINA: 2 . 9 VI. Equipos y materiales……………… Pág. 4 II. Interpretación de los resultados. Bibliografía……………………………. Fundamento Teórico……………….. Resultados en clase…………………. Procedimiento………………………. Pág. presión. existen caídas de presión o pérdidas de carga. Es universalmente utilizada la formula de Hazen y Willians. Estas pérdidas de carga dependen de la fricción del fluido con las paredes del tubo. del área de la superficie bañada y del grado de rugosidad de las paredes del tubo. así como de la longitud del tubo. OBJETIVOS Consiste en demostrar que cuando un fluido se desliza en una tubería. en la práctica se calculan con el coeficiente de rugosidad. ENSAYO: CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS I. FUNDAMENTO TEÓRICO CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS UAC CUSCO PÁGINA: 3 . el mismo que depende exclusivamente del material de que esta hecho la tubería. coeficiente de fricción. Para diámetro de 14 mm Para diámetro de 10 mm Las pérdidas de carga en las tuberías. línea de gradiente hidráulico. para la cual sus creadores determinaron el coeficiente de rugosidad denominado de Hazen y Williams. y es independiente del caudal. Aquí se puede calcular por medio de flujo de velocidad. éstas dependen de la velocidad del fluido. Este coeficiente depende únicamente de la rugosidad de las paredes interiores. radio hidráulico. diámetro y cualquier otra característica. II.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS INTRODUCCIÓN La fórmula de Hazen Williams es una ecuación empírica que se puede utilizar para calcular la pérdida de presión por cada pie de tubería de un diámetro conocido debido a la fricción que depende del flujo. Las pruebas se efectuarán con tubos de distintos diámetros para diversos valores del caudal de líquido que los atraviesa. Las pérdidas por fricción están dadas en función de muchas de las mismas variables que en la fórmula de Darcy ± Weisbach: longitud de la tubería. alas cuales se llevó a cabo el experimento). bajo condiciones de flujo turbulento) y únicamente al agua (bajo ciertas condiciones.25 ºC). Esto constituye una ventaja de esta ecuación. En la ecuación también hay un factor de conversión Cf . • Fórmula empírica (desarrollada a partir de datos experimentales). diámetro del tubo. el cual equivale a f en la fórmula de Darcy ± Weisbach. La fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a que el coeficiente de rugosidad "C" no es función de la velocidad ni del diámetro de la tubería. El método de Hazen-Williams es válido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5 ºC . Es útil en el cálculo de pérdidas de carga en tuberías para redes de distribución de diversos materiales.674 * [Q1.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS Características: • Fórmula para calcular las pérdidas de energía por fricción.852/(C1. el cual depende del sistema de unidades utilizado. Es una ecuación muy sencilla de manejar. caudal. especialmente de fundición y acero: h = 10.871)] * L UAC CUSCO PÁGINA: 4 . La rugosidad interna de la tubería está considerada dentro del coeficiente de capacidad de carga C. Utiliza un factor de capacidad de carga C. • Sólo es aplicable bajo condiciones muy especiales del flujo (por ejemplo.852* D4. pues depende de parámetros fáciles de calcular. UAC CUSCO PÁGINA: 5 . (Nota: Di/4 = Radio hidráulico de una tubería trabajando a sección llena) S = [[Pendiente . nuevo 130 Plástico (PE. 128 para tubos de fibrocemento. C = Coeficiente que depende de la rugosidad del tubo. Q = Caudal ó flujo volumétrico en [m³/s].Pérdida de carga por unidad de longitud del conducto] [m/m]. 90 para tubos de acero soldado. 150 para tubos de polietileno de alta densidad.63 * S 0. Di = Diámetro interior en [m]. 40 años de edad 64-83 Acero rolado Concreto 120-140 Lata Cobre 130-140 Madera Hierro dúctil 120 Hormigón C 120 140 130-140 140-150 140 140-150 130 110 130 120 120-140 En función del diámetro: Q = 0.2785 *C * D 2.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS h: pérdida de carga o de energía (m) Q: caudal (m3/s) C: coeficiente de rugosidad (adimensional) D: diámetro interno de la tubería (m) L: longitud de la tubería (m) En la siguiente tabla se muestran los valores del coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams para diferentes materiales COEFICIENTE DE HAZEN-WILLIAMS PARA ALGUNOS MATERIALES Material C Material Asbesto cemento 140 Hierro galvanizado Latón 130-140 Vidrio Ladrillo de saneamiento 100 Plomo Hierro fundido. 10 años de edad 107-113 Tubería lisa nueva Hierro fundido. 20 años de edad 89-100 Acero nuevo Hierro fundido.54 Dónde: Rh = Radio hidráulico = Área de flujo / Perímetro húmedo = Di / 4 V = Velocidad media del agua en el tubo en [m/s]. 30 años de edad 75-90 Acero Hierro fundido. 100 para tubos de hierro fundido. PVC) Hierro fundido. CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS III. EQUIPOS Y MATERIALES • Banco hidráulico • Piezómetros. • Tubos de diámetros de 10 y 14 mm UAC CUSCO PÁGINA: 6 . CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS I. para caudales de de 5. 7. 8. PROCEDIMIENTO Se colocara la tubería de 14mm y 10mm Luego se procede a medir la perdida de carga (Hf). 6. UAC CUSCO PÁGINA: 7 . 9. 10. El caso más sencillo que se pueda analizar.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS Con los datos obtenidos se procede a calcular el coeficiente C con la formula de Hazen Wiliams. es el del movimiento de un líquido en un conducto rectilíneo de sección constante.81 m/s2) Pero por efecto de la fricción del líquido con las paredes de la tubería o de la fricción interna del líquido o bien porque se forman eventuales fenómenos de vórtices. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS El movimiento de un fluido en un conducto en el caso ideal. la relación precedente se altera para asumir la forma: Energia en la sección 1 – Energia perdida = Energía en la sección 2 La determinación de la energía perdida representa la dificultad más grande para la solución de problemas relativos al movimiento de los fluidos en los conductos. En la hoja de cálculo de Excel. V. está descrito por la fórmula (Teorema de Bernoulli): z + p/ + v2/2g = constante donde: p = presión en la sección que se examina v = velocidad del fluido en la sección que se examina z = altura de la sección con respecto a la línea de referencia = peso específico del líquido (g = aceleración de gravedad (9. UAC CUSCO PÁGINA: 8 . RESULTADOS EN CLASE: Diámetro de 14mm UAC CUSCO PÁGINA: 9 . como hemos podido notar durante las pruebas.2785 C S D Donde: Q= Caudal en m3/seg C= Coeficiente de rugosidad D= Diámetro en metros S= Pendiente o gradiente hidráulica en m/m VI. será empleada para vencer la fricción que se opone al movimiento del líquido La ecuación universal para la determinación del caudal en función del coeficiente de fricción de Hazen y Willians. Sin embargo en realidad. la presión se debería mantener constante en los distintos puntos del conducto. baja siempre en el sentido del movimiento del líquido. la cota piezométrica en vez de mantenerse constante. como ya se ha dicho.63 Q = 0.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS Gradiente piezométrica En base a la relación de Bernoulli. es la siguiente. 0.54 2. Esta recibe el nombre de gradiente hidráulico J = ∆h / 1 Esta energía. siendo constante los valores de V2/2g y de z.