Proyecto mecanica de fluidos

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PROYECTO

Entrega final

Cindy Stefani Arciniegas Vargas 2192049

Mecánica de Fluidos Docente: Sergio Pineda

Universidad Industrial de Santander 2022

Introducción

La mecánica de fluidos es la rama de la física que estudia los fluidos, aplicando los principios de la mecánica clásica, la cual tiene grandes aplicaciones en la ingeniería civil, y en la cual se centrara este proyecto, en el cual se llevarán a la práctica conceptos teóricos como lo son: las propiedades de los fluidos, la hidrostática, la hidrodinámica, lo que llevará a analizar las perdidas en tuberías.

Para el desarrollo de este proyecto es importante relacionar las temáticas mencionadas anteriormente con la cantidad de fluido que pasa por la sección transversal de tuberías cerradas por unidad tiempo, ya que, esto se presenta en la cotidianidad de cada persona, en el transporte de cualquier fluido, ya sea al abrir un grifo para satisfacer cualquier necesidad básica como bañarse o beber un vaso de agua, o en el transporte de sustancias de deshecho y de aguas residuales.

Objetivo general

El objetivo de este proyecto es realizar la aplicación de las temáticas ya mencionadas, las cuales fueron abordadas de manera teórica en la asignatura de mecánica de fluidos, esto realizando la planeación de un conjunto residencial conformado por un área común y 3 casa, las cuales tendrán el suministro de agua necesaria para cada necesidad básica, a partir de un tanque de reserva con características obtenidas durante la realización de este proyecto.

Objetivos específicos

• Buscar la localización del terreno y posteriormente realizar la distribución para cada casa y área común, así como obtener las curvas de nivel
• Realizar la distribución de cada casa, teniendo como prioridad la distribución de la línea de agua de un lavamanos, un lavadero y un lavaplatos.
• Hallar de manera experimental el caudal de cada punto (lavamanos, lavaplatos, lavadero), midiendo el tiempo al llenar un volumen determinado.
• Obtener de manera teórica las velocidades en cada punto (lavamanos, lavaplatos, lavadero) apartar del caudal hallado anteriormente
• Encontrar la altura del tanque de reserva sin tener en cuenta las perdidas en tuberías.
• Encontrar la altura del tanque con los cálculos ya mencionados, teniendo en cuenta las perdidas en tuberías.
• Suponiendo la construcción de un tanque a nivel de la vivienda, para almacenar la cantidad de agua del tanque elevado, hallar la potencia de una bomba para que el tanque no se desocupe cuando de abren las válvulas.

Metodología

Fase 1: Se escogió un terreno entre todos los integrantes del grupo para la realización del proyecto para posteriormente cada uno hacer la plantación de su vivienda con las características requeridas y determinar el punto de localización de un tanque de reserva.

El área de este terreno escogido es de 2904 𝑚2 y se encuentra ubicado en el barrio lagos del cacique en Bucaramanga.

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Figura 1. Terreno

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Figura 2. Distribución del terreno.

Fase 2. Diseño de la vivienda en vista planta teniendo en cuenta la línea de agua, la cual debe pasar por al menos un lavamanos, un lavadero y un lavaplatos.

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Figura 3. Distribución de la vivienda en planta.

Fase 3. Diseño de la distribución de la vivienda en vista perfil y frontal, teniendo en cuenta solo los tres puntos requeridos: baño, cocina, cuarto de lavandería.

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Figura 4. Vista perfil

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Figura 5. Vista frontal

Fase 4. Para los cálculos presentados a continuación es preciso tener en cuenta lo siguiente tabla en la cual se presentan los diámetros, radios y áreas de las tuberías de la vivienda y la del tanque.

Tabla 1. Dimensiones de las tuberías

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Figura 6. Trayecto de la tubería del tanque a un punto de la vivienda.

Después de ubicar el tanque en la zona mas alta se procede a realizar los cálculos del caudal de manera experimental, midiendo el tiempo de llenado de 2 volúmenes diferentes de 500mL y 1L en cada punto requerido de la vivienda (lavamanos, lavaplatos, lavadero), para lo cual se deben tener en cuenta las siguientes formulas:

Q= 𝑉 [𝑚3][pic 10][pic 11]

𝑡

v= 𝑄[pic 12]

𝐴

𝑠

[𝑚][pic 13]

𝑠

Se aplica la Ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 4.

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Y teniendo en cuenta el principio de conservación de masas, se obtiene que:

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Por lo tanto, la presión queda expresada como:

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Los resultados obtenidos de velocidad y presión para cada punto, asumiendo una tubería de media pulgada y que en cada caso solo esa llave se encuentre abierta se evidencian en la siguiente tabla. (tabla 2).

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Tabla 2. Valores de caudal, volumen, área para cada objeto

Fase 5. Se proceden a calcular las presiones y las alturas (h) del tanque teniendo en cuenta el desnivel generado por la topografía del terreno, el cual es de 0,20m y SIN TENER EN CUENTA LAS PERDIDAS EN LAS TUBERIAS.

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