Orificios

50 %
50 %
Information about Orificios
Career

Published on March 4, 2014

Author: millos1791

Source: slideshare.net

Description

Laboratorio Hidraulica I Orificio

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I ORIFICIOS HOLES Gómez, Gonzalo; Galarza, Rodrigo; Rodríguez, Oscar u1101344@unimilitar.edu.co; u1101342@unimilitar.edu.co; u1101163@unimilitar.edu.co; Universidad Militar Nueva Granda Estudiantes Ing. civil Bogotá D.C. RESUMEN El objetivo del presente informe es estudiar el comportamiento del flujo de agua a las salida de un orificio, para tal efecto se acude a las ecuaciones cinemáticas e hidráulicas. En la práctica se toman presiones en diferentes partes de la conducción del agua hasta el agujero variando el caudal real, igualmente se toma la trayectoria del chorro con el fin de calcular el caudal ideal y la velocidad en función de las coordenadas cartesianas, (con ayuda de la ecuaciones de cinemática), en este caso se calculan para 5 caudales distintos, lo que permite tener una mejor apreciación de los cambios que ocurren en el chorro mediante el cálculo de factores que permiten cuantificar la magnitud de este, en función de la geometría, la velocidad y el caudal, tal como el coeficiente de contracción, de velocidad y de descarga respectivamente. Del cálculo de estos factores se espera concluir la variación de la velocidad media respecto a la velocidad teórica, que en muchos casos es inferior, las caídas de presión a lo largo del tubo, la importancia de las pérdidas de energía interpretadas a partir del coeficiente de descarga, y la relación lineal y constante de los coeficientes de velocidad y de contracción respectivamente a medida que se varia el caudal. PALABRAS CLAVE Orificio, chorro, ejes coordenados, cinemática, velocidad real. ABSTRACT The aim of this report is to study the behavior of water flow at the exit of a hole, for this purpose we turn to the kinematic equations and hydraulic. In practice pressures are taken in different parts of the conduction of water through the hole by varying the actual flow also take the path of the jet in order to calculate the ideal flow rate and according to the Cartesian coordinates ( using the kinematic equations ) in this case are calculated for five different flow rates , allowing a better assessment of the changes occurring in the jet by calculating factors to quantify the magnitude of this , depending on the geometry , velocity and flow rate , as the coefficient of contraction, and discharge rate respectively. Calculation of these factors is expected to conclude the average speed variation with respect to the theoretical speed , which in many cases is less than , the pressure drop along the pipe, the importance of energy losses interpreted from coefficient unloading, and linear and constant speed ratios respectively and contraction as the flow is varied .

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I KEYWORDS Hole, jet, coordinate axes, kinematics, velocity. INTRODUCCIÓN En las instalaciones hidráulicas es necesario establecer el comportamiento del flujo en todas las circunstancias que se puedan presentar en su trayectoria, en este caso un orificio por donde se libera el agua. Teniendo en cuenta características ideales del orificio que permiten modelar el comportamiento del este en función de sus propiedades hidráulicas, tomando como base el cálculo de caudales y velocidades controladas, y aspectos geométricos del elemento de la conducción. Por otra parte se establecen factores que son calculados a partir de las condiciones anteriores que permiten comparar los resultados de esta práctica con valores comunes para este tipo de aditamento. MATERIALES Y METODOLOGÍA El experimento se lleva a cabo en una instalación que consta del tubo por el cual se transporta el fluido hasta el orificio, una serie de válvulas que nos permiten establecer presiones en distintos puntos de la tubería, que se traducen en mediciones en piezómetros de agua y de mercurio, y un plano cartesiano que nos permitirá describir la trayectoria del chorro a la salida del orificio en función de coordenadas. 1. ORIFICIO El orificio se utiliza para medir el caudal que sale de un recipiente o pasa a través de una tubería. El orificio en el caso de un recipiente, puede hacerse en la pared o en el fondo. Es una abertura generalmente redonda, a través de la cual fluye líquido y puede ser de arista aguda o redondeada. El chorro del fluido se contrae a una distancia corta en orificios de arista aguda. Las boquillas están constituidas por piezas tubulares adaptadas a los orificios y se emplean para dirigir el chorro líquido. En las boquillas el espesor de la pared e debe estar entre 2 y 3 veces el diámetro d del orificio. Ilustración 1

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I 1.1.ORIFICIOS DE PARED PEGADA Es un orificio de pared delgada si el único contacto entre el líquido y la pared es alrededor de una arista afilada y e < 1.5d, como se observa en la Figura III.2. Cuando el espesor de la pared es menor que el diámetro (e < d) no se requiere biselar, (Ilustración 2.)(1) Ilustración 2 1.2.ORIFICIO DE PARED GRUESA La pared en el contorno del orificio no tiene aristas afiladas y 1.5d < e < 2d. Se presenta adherencia del chorro líquido a la pared del orificio (Ilustración 3). Ilustración 3

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I 1.3.ORIFICIOS SEGÚN SU FORMA Existen tres tipos de formas para orificios: Orificios circulares, orificios rectangulares, orificios cuadrados (Ilustración 4). Ilustración 4 1.4.ORIFICIOS SEGÚN SUS DIMENSIONES RELATIVAS Según Azevedo, N y Acosta, A. Netto los orificios se pueden clasificar según sus dimensiones relativas así: Orificios pequeños Si d < ⅓ H. Orificios grandes Si d > ⅓ H. d: diámetro del orificio. H: profundidad del agua hasta el centro del orificio. 1.5.ORIFICIOS SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO 1.5.1. Orificios con descarga libre: En este caso el chorro fluye libremente en la atmósfera siguiendo una trayectoria parabólica (Ilustración 5).

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I Ilustración 5 1.5.2. Orificios con descarga ahogada: Cuando el orificio descarga a otro tanque cuyo nivel está por arriba del canto inferior del orificio, se dice que la descarga es ahogada. El funcionamiento es idéntico al orificio con descarga libre, pero se debe tener en cuenta que la carga ∆h se mide entre la lámina de flujo antes y después del orificio (Ilustración 6). Ilustración 6 2. FORMULAS PARA ORIFICIOS El caudal que pasa a través de un orificio de cualquier tipo, está dado por la siguiente ecuación general de patronamiento(2): Ecuación 1 Q: caudal. (3) K: constante característica del orificio. H: carga hidráulica medida desde la superficie hasta el centro del orificio. m: exponente.

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I 2.1. CALCULO DE LA VELOCIDAD TEORICA (VT) Aplicando la Ecuación 2 de energía entre 1 y 2, en la Ilustración 7se tiene: Ilustración 7 Ecuación 2 Para el caso de un estanque libre la velocidad y presión relativa son nulas (V1=0, P1=0), si el chorro en 2 está en contacto con la atmósfera P2=0, y despreciando pérdidas hp, se tiene que la velocidad teórica en 2 es: Ecuación 3 2.2.COEFICIENTES DE FLUJO 2.2.1. Coeficiente de descarga Cd: es la relación entre el caudal real que pasa a través del dispositivo y el caudal teórico. Ecuación 4

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I Ecuación 5 Q: caudal. VR: velocidad real. Ach: área del chorro o real. Vt: velocidad teórica. A0: área del orificio o dispositivo. H: carga hidráulica. Este coeficiente Cd no es constante, varía según el dispositivo y el Número de Reynolds, haciéndose constante para flujo turbulento (Re>105) como se observa en la Ilustración 8: Variación de los coeficientes de descarga, velocidad y contracción, con el número de Reynolds en un orificio circular.. También es función del coeficiente de velocidad Cv y el coeficiente de contracción Cc. 2.2.2. Coeficiente de velocidad Cv: es la relación entre la velocidad media real en la sección recta de la corriente (chorro) y la velocidad media ideal que se tendría sin rozamiento. Ecuación 6 2.2.3. Coeficiente de contracción Cc: Relación entre el área de la sección recta contraída de una corriente (chorro) y el área del orificio a través del cual fluye, véase Ilustración 7. Ecuación 7 Ecuación 8

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I Ilustración 8: Variación de los coeficientes de descarga, velocidad y contracción, con el número de Reynolds en un orificio circular.(2) 2.3.COEFICIENTES DE DESCARGA PARA BOQUILLAS

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I Ilustración 9: Coeficientes de descarga medios para boquillas.(1) 2.4. CALCULO DEL CAUDAL DE UN ORIFICIO

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I Para determinar el caudal real en un orificio se debe considerar la velocidad real y el área real, por tal razón se deben considerar los coeficientes de velocidad Cv y contracción Cc. Ecuación 9 Como Vr y Ar son: Ecuación 10 Ecuación 11 Entonces Qr: Ecuación 12 Ecuación 13 2.5. DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE VELOCIDAD (CV) Si se desprecia la resistencia del aire, se puede calcular la velocidad real del chorro en función de las coordenadas rectangulares de su trayectoria X, Y. Al despreciar la resistencia del aire, la velocidad horizontal del chorro en cualquier punto de su trayectoria permanece constante y será(3): Vh: velocidad horizontal. X: distancia horizontal del punto a partir de la sección de máxima contracción. T: tiempo que tarda la partícula en desplazarse. La distancia vertical Y recorrida por la partícula bajo la acción de la gravedad en el mismo tiempo t y sin velocidad inicial es: Ecuación 14 Ecuación 15 Reemplazando y teniendo en cuenta que Vh = Vr(Ecuación 10).

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I Ecuación 16 Teniendo en cuenta que , se obtiene: Ecuación 17 Haciendo varias observaciones, para cada caudal se miden H, X y Y, se calcula el Cvcorrespondiente. Si la variación de Cv no es muy grande, se puede tomar el valor promedio como constante para el orificio(4). ANALISIS DE RESULTADOS Se tomaron34 caudales diferentes, y a cada uno de estos se le tomaron 10 lecturas piezometrica., las 8 primeras con un manómetro de agua y las 2 últimas un manómetro con mercurio. Además de los anterior, se tomaron 3 coordenadas (X,Y) diferentes para cada uno de estos caudales. De ahí se procedió a hallar los coeficientes mostrados en el documento anexo (Documento Excel “Orificio (2-2013)”) según la teoría. A partir de los cálculos de las presiones a la salida del orificio se puede observar una mayor presión sobre la pared de la tubería que sobre la pared del orificio, esta variación de presión se puede dar por el cambio de diámetro en la tubería o por el punto donde se tome el volumen de control de análisis. Calculando la velocidad se observa que es distinta en cada punto de la trayectoria, por efectos de la gravedad, esta va aumentando a medida que va cayendo el fluido. En la Grafica 1: Caudal Q2 vs H (m), se observa la relación entre los caudales obtenidos con la ecuación 7 y las diferencias de alturas calculadas. Se puede ver que es una gráfica con tendencia lineal, y además se presenta poca dispersión en los valores que se relacionan.

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I 0.14 0.12 Caudal 2 (Q2) 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 H (m) Grafica 1: Caudal Q2 vs H (m) ANÁLISIS ESTADÍSTICO Se puede ver que los caudales verticalmente no varían en gran manera del piezómetro 1 al 8 (manómetro de agua) puesto que los piezómetros están muy cerca y la presión no cambia bruscamente en esos puntos. Horizontalmente los caudales varias según la cantidad de flujo que circula al abrir o cerrar la válvula. Estadísticamente el caudal mínimo tomado fue de 1.4 (mH2O) y 1.1 (mHg), mientras que el máximo fue de 178.5 (mH2O) y 112.3 (mHg) (Tabla 1). PIEZOMETRO PROMEDIO MEDIA MEDIANA 1 (H2O) 2 (H2O) 3 (H2O) 135,8 135,8 135,9 105,1386 106,3751 106,3972 4 (H2O) 5 (H2O) 6 (H2O) 7 (H2O) 8 (H2O) 135,9 136,1 136,1 135,6 133,7 9 (Hg) 10 (Hg) 97,9 98,3 DESV VARIANZA QMAX QMIN 142,5 141,2 141,0 39,81968 1547,854 38,84128 1474,358 38,87342 1476,799 177,3 177,5 177,5 1,4 1,4 1,4 106,3945 106,5362 106,5376 106,1762 104,2701 141,1 141,1 141,2 140,6 140,5 38,91568 38,97484 38,99507 38,74054 40,0379 1480,011 1484,514 1486,056 1466,72 1566,601 177,6 178,0 178,4 175,7 178,5 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 75,54031 75,59116 111,5 111,0 31,55949 973,3648 34,40729 964,0622 112,3 112,3 1,1 1,1 Tabla 1: Análisis Estadístico RECOMENDACIONES Se recomienda marcar el tablero de coordenadas de una mejor forma para tomar mejores registros de datos ya que este se encuentra descuadrado y complica la toma de datos exacta.

Universidad Militar Nueva Granada Laboratorio de Hidráulica I CONCLUSIONES En condiciones reales con orificios, la velocidad, considerada como velocidad media en toda la sección del chorro, a veces es algo inferior a la velocidad calculada a partir de la presión. Esta reducción se debe al rozamiento del agua contra el orificio y a la turbulencia dentro del orificio y se expresa mediante el coeficiente de velocidad Cv. La caída de la presión empieza cuando el flujo se acerca a la salida al aire libre después del orificio, igualmente el coeficiente de velocidad disminuye cuando aumenta la velocidad del flujo, mientras que no lo hace el coeficiente de contracción que crece conforme la velocidad es más rápida. El flujo gana presión conforme se acerca al orificio. Estos se puede deber al cambio de diámetro de la tubería. Las variaciones de presión se deben debido a que por la ecuación de continuidad Q=A*V a medida que el caudal disminuye la velocidad aumenta y el área disminuye, y como la Presión= F/A y si el área disminuye como es una relación inversa la presión aumenta considerablemente. El coeficiente de descarga sirve como factor de corrección del caudal medido para tomar en cuenta las pérdidas de energía presentes dado que el caudal calculado de esta manera no es el caudal real, ya que no contempla las pérdidas de energía existentes en el dispositivo. Bibliografía 1. Azevedo N., J. M. y Acosta.Ingeniería hidráulica en México. Mexico D.F. : s.n., 1976. Volumen 13. 2. Sotelo, Gilberto. Hidráulica general volumen 1.. Hidráulica general. s.l. : Editorial LIMUSA, 2008. 3. Cauca, Universidad del. http://artemisa.unicauca.edu.co. [En línea] Departamento de hidraulica. [Citado el: 01 de Octubre de 2013.] http://artemisa.unicauca.edu.co/~hdulica/3_boquillas.pdf. 4. Chow, Ven Te.Hidraulica de Canales Abiertos. s.l. : McGRAW-HILL, 1994.

Add a comment

Related presentations

Related pages

¿Cuántos orificios tenemos los hombres en el glande ...

Beste Antwort: Lo normal es tener un solo orificio, pero si hasta ahora has logrado convivir con dos orificios eres un duro, sólo la cirugía ...
Read more

Amor Sin Orificios - Melmann jetzt als MP3 in top ...

Amor Sin Orificios - Melmann jetzt als MP3 in top Qualität herunterladen. Komplette Alben und Einzeltitel verfügbar - Amazon Music
Read more

Orificios Nasäles

Grupo de música Rock de la Provincia Granaina. Orificios Nasales ofrece a todos su música.
Read more

Orificio in English | Spanish to English Translation

Translate Orificio in English. Get the most accurate Spanish to English translations. Fast. Easy. Free.
Read more

orificios ciegos - English translation – Linguee

Many translated example sentences containing "orificios ciegos" – English-Spanish dictionary and search engine for English translations.
Read more

Orificios y Boquillas by diego vittorini on Prezi

CLASIFICACIÓN DE LOS ORIFICIOS CLASIFICACIÓN DE LAS BOQUILLAS Cilíndricas Orificios y Boquillas Generalidades El orificio se utiliza para medir el ...
Read more

orificios - Wiktionary

orificios. Definition from Wiktionary, the free dictionary. Jump to: navigation, search. Spanish Noun . orificios m pl ...
Read more

See dictionary results below... - orificios - English ...

English Translation, Synonyms, Definitions and Usage Examples of Spanish Word 'orificios'
Read more

Tapas orificios intermitentes BC - Blinkleuchte und ...

Tapas para los orificios resultantes de la recolocación de los intermitentes en los modelos Triumph Bonneville Piezas de aluminio cortadas con Laser ...
Read more

Orificios - Spanish to English Translation

Orificios (Spanish to English translation). Translate Orificios to Spanish online and download now our free translation software to use at any time.
Read more