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 9 VI. 4 II. Resultados en clase…………………. Procedimiento………………………. Pág.. Fundamento Teórico……………….12 VIII.. 4 III. Interpretación de los resultados. 10 VII. Equipos y materiales……………… Pág. Objetivos………………………………… Pág. Pág. Conclusiones…………………………… Pág. 7 IV. Bibliografía……………………………. Pág.12 UAC CUSCO Pág. Pág. V.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS INDICE I. 8 PÁGINA: 2 . en la práctica se calculan con el coeficiente de rugosidad. del área de la superficie bañada y del grado de rugosidad de las paredes del tubo. Para diámetro de 14 mm Para diámetro de 10 mm Las pérdidas de carga en las tuberías. Este coeficiente depende únicamente de la rugosidad de las paredes interiores. II. Aquí se puede calcular por medio de flujo de velocidad. Estas pérdidas de carga dependen de la fricción del fluido con las paredes del tubo. radio hidráulico. y es independiente del caudal. diámetro y cualquier otra característica. éstas dependen de la velocidad del fluido.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. existen caídas de presión o pérdidas de carga. para la cual sus creadores determinaron el coeficiente de rugosidad denominado de Hazen y Williams. presión. FUNDAMENTO TEÓRICO CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS UAC CUSCO PÁGINA: 3 . así como de la longitud del tubo. OBJETIVOS Consiste en demostrar que cuando un fluido se desliza en una tubería. línea de gradiente hidráulico. Es universalmente utilizada la formula de Hazen y Willians. Las pruebas se efectuarán con tubos de distintos diámetros para diversos valores del caudal de líquido que los atraviesa. el mismo que depende exclusivamente del material de que esta hecho la tubería. coeficiente de fricción. ENSAYO: CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS I. La rugosidad interna de la tubería está considerada dentro del coeficiente de capacidad de carga C. Utiliza un factor de capacidad de carga C.852* D4. alas cuales se llevó a cabo el experimento). especialmente de fundición y acero: h = 10. diámetro del tubo. pues depende de parámetros fáciles de calcular. 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. el cual depende del sistema de unidades utilizado. Esto constituye una ventaja de esta ecuación. El método de Hazen-Williams es válido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5 ºC . bajo condiciones de flujo turbulento) y únicamente al agua (bajo ciertas condiciones.871)] * L UAC CUSCO PÁGINA: 4 .852/(C1. • Fórmula empírica (desarrollada a partir de datos experimentales). el cual equivale a f en la fórmula de Darcy ± Weisbach. Es útil en el cálculo de pérdidas de carga en tuberías para redes de distribución de diversos materiales. Es una ecuación muy sencilla de manejar.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS Características: • Fórmula para calcular las pérdidas de energía por fricción. En la ecuación también hay un factor de conversión Cf . • Sólo es aplicable bajo condiciones muy especiales del flujo (por ejemplo. caudal.25 ºC).674 * [Q1. 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. 2785 *C * D 2. 128 para tubos de fibrocemento. 150 para tubos de polietileno de alta densidad.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. (Nota: Di/4 = Radio hidráulico de una tubería trabajando a sección llena) S = [[Pendiente . Q = Caudal ó flujo volumétrico en [m³/s]. nuevo 130 Plástico (PE. 100 para tubos de hierro fundido.63 * S 0. 20 años de edad 89-100 Acero nuevo Hierro fundido. C = Coeficiente que depende de la rugosidad del tubo. 10 años de edad 107-113 Tubería lisa nueva Hierro fundido. 30 años de edad 75-90 Acero Hierro fundido. UAC CUSCO PÁGINA: 5 .Pérdida de carga por unidad de longitud del conducto] [m/m].54 Dónde: Rh = Radio hidráulico = Área de flujo / Perímetro húmedo = Di / 4 V = Velocidad media del agua en el tubo en [m/s]. 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. 90 para tubos de acero soldado. PVC) Hierro fundido. EQUIPOS Y MATERIALES • Banco hidráulico • Piezómetros.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS III. • Tubos de diámetros de 10 y 14 mm UAC CUSCO PÁGINA: 6 . UAC CUSCO PÁGINA: 7 . 9. PROCEDIMIENTO Se colocara la tubería de 14mm y 10mm Luego se procede a medir la perdida de carga (Hf). para caudales de de 5. 10. 6. 8.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS I. 7. 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. 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. El caso más sencillo que se pueda analizar. En la hoja de cálculo de Excel. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS El movimiento de un fluido en un conducto en el caso ideal.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.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS Con los datos obtenidos se procede a calcular el coeficiente C con la formula de Hazen Wiliams. V. UAC CUSCO PÁGINA: 8 . es el del movimiento de un líquido en un conducto rectilíneo de sección constante. es la siguiente.54 2. 0. siendo constante los valores de V2/2g y de z.CALCULO DEL COEFICIENTE DE HAZEN Y WILIAMS Gradiente piezométrica En base a la relación de Bernoulli. RESULTADOS EN CLASE: Diámetro de 14mm UAC CUSCO PÁGINA: 9 . Sin embargo en realidad.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. Esta recibe el nombre de gradiente hidráulico J = ∆h / 1 Esta energía. la presión se debería mantener constante en los distintos puntos del conducto. como hemos podido notar durante las pruebas.63 Q = 0. baja siempre en el sentido del movimiento del líquido. 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. como ya se ha dicho. la cota piezométrica en vez de mantenerse constante.