Calibracion de Orificios

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

MECANICA DE FLUIDOS DOCENTE: Ing. Mogrovejo Gutiérrez Gutiérrez Rubén ALUMNO: Hoyos Sánchez Ricardo SUB GRUPO : SS2 FECHA: 15/06/2013

CALIBRACION DE ORIFICIOS DE AFORO EN CANALES


INTRODUCCION: El estudio de propiedades hidráulicas en orificio implica deducir las características que definen propiedades tales como gasto, velocidad, perfiles de chorro, etc.; tomando en cuenta las siguientes variables -Tipo de orificio (si se ubica en canal, tanque o tubería) -Forma de orificio (circular rectangular, etc.) -Tipo de pared (gruesa, delgada) -Aditamento, por ejemplo un tubo corto. Las compuertas hidráulicas son aberturas practicadas en las estructuras hidráulicas para permitir el paso de agua y queincluyen por lo general medios para regular su gasto afluente, condición que tienen las propiedades hidráulicas de los orificios, que pueden ser de descarga libre o sumergida. Ciertas compuertas de control en canales pueden llamarse compuertas bajo flujo, debido a que el agua pasa por debajo de la estructura. Al diseñar tales compuertas se debe tener en cuenta la relación altura-descarga y la distribución de la presión sobre las superficies de la compuerta para diversas posiciones de esta.

OBJETIVOS:





Obtener los coeficientes de corrección del aforo de un orificio rectangular de fondo con flujo con descargasEmi confinada Cv, Cc, Cg. Comparar los coeficientes de orificio rectangular experimentalmente con los coeficientes de orificios circulares.

obtenidos

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FUNDAMENTO TEÓRICO: Este estudio tiene importancia no solo por el interés teórico que reviste, si no también por su aplicación práctica en el aforo de caudales; en tal caso la determinación del caudal que escurre puede obtenerse mediante la medición de pocas magnitudes lineales y la aplicación de fórmulas de fácil utilización. Hidráulicamente un orificio es una abertura practicada en las paredes (o fondo) de un depósito que contiene un fluido y a través del cual, este fluye por acción de la energía potencial y cinética que posee; en todos los casos la totalidad del perímetro interior de la abertura está en contacto con el fluido que escurre; en caso de que así no ocurriera, la salida se produciría por el vertedero. Si se prescinde de la contracción que experimenta la vena líquida y no se considera la disipación de energía que se produce durante el flujo, el problema de establecer la fórmula del caudal que pasa por un orificio en caso de descarga libre, teóricamente puede ser resuelto aplicando el Teorema de Bernoulli. Pero las pérdidas por rozamiento, ni mucho menos la contracción de la vena líquida pueden ser dejados de lado de determinación de las expresiones buscadas, ya que en su conjunto hacen que el caudal efectivo que pasa a través de un orificio de pared delgada sea solo el 60% aproximadamente del que teóricamente ocurriría de no producirse aquellas

Prueba de orificio Entre los aditamentos más comúnmente usados para medir descarga se tienen los orificios, el cual consiste en una abertura, generalmente circular en una de las paredes de un tanque. Una de sus características es el espesor de la pared la cual es muy pequeña comparado con el tamaño de la abertura. El flujo que se genera en un orificio nunca se encuentra encerrado por un límite sólido debido al comportamiento de la velocidad del mismo, cuya característica es generar un perfil de velocidad curvo siendo mayor en el centro.

Velocidad de chorro Se define como velocidad promedio a la velocidad que se presenta en la vena contracta, se puede afirmar que la velocidad en este punto es prácticamente constante con excepción de una disminución que se presenta en la parte exterior. Con respecto a la presión es igual a lo ancho del diámetro del chorro donde las líneas de flujo sean paralelas, que además debe ser igual al medio que rodea al chorro en esa sección.

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Coeficiente de Contracción La relación entre el área del chorro y el área del orificio se conoce como coeficiente de contracción: Donde: A = área del chorro Cc = coeficiente de contracción Ao = área del orificio A=CC*AO

Coeficiente de velocidad Se conoce como coeficiente de velocidad la relación existente entre velocidad teórica esperada (Velocidad ideal Vi) y la velocidad real en el orificio. Donde: V = velocidad real del orificio Cv = coeficiente de velocidad Vi = velocidad ideal

V=Cv*Vi

Coeficiente de descarga Es la relación existente entre la descarga real y la descarga ideal: Cd=Cc*Cv

EQUIPOS Y MATERIALES

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Canal de pendiente variable

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

Compuerta plana

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Rotametro



Limnimetro



Wincha

CALCULOS Y RESULTADOS:

a) Dimensión mínima del orificio

b) Ancho del orificio

a=3.2cm.

b= 30cm.

c) Altura desde la superficie hasta el centro de gravedad del orificio. H1= 23.4cm H2= 15cm. H3= 5cm.

d) Profundidad contraída y siempre e
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e) Velocidad real obtenida por el rotámetro y la ecuación de continuidad Q1=30m3/h Vr1=0.2758m/s Q2=25m3/h Vr2=0.3041m/s Q3=15m3/h Vr3=0.3231m/s

Ensayo N°

H (cm)

e (cm)

Vr (m/s)

1

23.4

2.2

0.2758

2

15

2.1

0.3041

3

5

2.0

0.3531

Ensayo N°

Vt (m/s)

Vr (m/s)

Cv

Cc

Cg

Reynolds

1

2.14

0.2758

0.1289

0.6875

0.0886

6.07*10⁵

2

1.72

0.3041

0.1768

0.6563

0.1160

6.38*10⁵

3

0.99

0.3531

0.3567

0.6250

0.2229

7.06*10⁵

0.8 0.7 0.6 g C , c C , v C

0.5 Cv

0.4

Cc

0.3

Cg 0.2 0.1 0 600000

620000

640000

660000

680000

700000

720000

Reynolds

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CONCLUSIONES

El orificio es una compuerta rectangular de 30cm x 3.2cm ,con una pared delgada ya que ε/a <1. Los coeficientes obtenidos para el orificio rectangular son cv= 0.1289, cc= 0.6875, cg=0.0886. Se logró la realización de los objetivos planteados a través de la determinación de la perdida de carga y los coeficientes de descarga, velocidad y contracción.

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Calibracion de Orificios

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