Informe 5 Mecanica de Fluidos URP

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UNIVERSIDAD RICARDO PALMA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

CURSO: Mecánica de Fluidos

DOCENTE : Ing. Pretel Castillo, Rodolfo

TITULO DE INFORME: Orificio De Aforo En Canal

NOMBRE Y APELLIDOS DEL ALUMNO: Morales Osorio, Percy Jesús

CODIGO: 201521280

GRUPO: 01

SUBGRUPO: 06

FECHA: 16/10/18

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CALIBRACION CALIBRACIO N DE ORIFICIO DE AFORO DE CANAL C ANAL

INTRODUCCION

Es el estudio de propiedades hidráulicas en orificios implica deducir las características que definen propiedades tales como gasto, velocidad y perfiles de ahorro, tomando en cuenta las siguientes variables: 

Tipo de orificio (si se ubica en canal, tanque o tubería)



Forma del orificio (circular rectangular o triangular)



Tipo de pared (gruesa o delgada)



Conducciones de trabajo

Las compuertas hidráulicas son aberturas practicadas en las estructuras hidráulicas para permitir el paso de agua y que incluyen por lo general medios para regular su gasto, afluente, af luente, condición que tienen las propiedades hidráulicas de los orificios, que pueden ser de descarga libre o sumergida. Ciertas compuertas de control en canal pueden llamarse compuertas bajo flujo, debido a que el agua pasa por debajo de la estructura. Al dis eñar tales compuertas se debe tener te ner en cuenta la relación de “altura“altura-descarga” y la distribución de la presión sobre las superficies de la compuerta para diversas posiciones de esta.







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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿En un canal como podríamos medir el caudal?, ya que en este experimento controlamos el caudal, ¿pero en la vida real como se podría hacer? La medida del caudal en las tuberías es en función de la velocidad del líquido circulante, ya que de acuerdo a la ecuación de continuidad conocido la velocidad y la sección calculamos el caudal. METODO DE VENTURI

METODO – METODO – TUBO TUBO DE PITOT

Los medidores Venturi se basan en una depresión de la tubería que provoca una diferencia de presión entre la garganta y la sección de la tubería, como consecuencia de un aumento de la velocidad de paso del fluido. Estos sistemas suelen ser poco utilizados para aguas residuales ya que requieren un sistema de limpieza continua que impida obstrucciones. Los tubos Pitot son tubos acodados cuyo principio es similar a los Venturi. Se colocan en tramos rectos, un tubo recibe el impacto de la corriente en el punto medio







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OBJETIVO OBJETIVO PRINCIPAL

Obtener los coeficientes de corrección de un orificio. 

Cv =

Coeficiente de velocidad



Cc =

Coeficiente de contracción



Cg =

Coeficiente de gasto

OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Aplicar de manera adecuada las ecuaciones mencionadas en la guía.



Obtener una función que permite calcular el número de Reynolds a través del caudal que consistió en utilizar la viscosidad cinemática a temperatura ambiental.



Visualizar como funcionan las compuertas al incrementar el caudal en el experimento.

BREVE PRINCIPIO TEORICO

Se denomina orificio a una abertura practicada en la pared o el fondo de un depósito, pueden ser s er circulares, cuadrados, rectangulares, etc. de acuerdo a su forma y, pueden ser de 

pared delgada o de pared gruesa sí

a



<1 ó

a

> 1, donde “

“es el espesor de la pared del

depósito y “a “ es el radio del orificio. orif icio. Ver figura Nº 1 A9) y B).

La descarga de líquido a través del orificio puede ser libre, parcialmente libre o sumergido (ahogado).

La aplicación de la ecuación de Bernoulli entre la superficie de aguas arriba y aguas abajo







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V =

2gH

……………………………………..(1) ……………………………………..(1)

Donde: V = Velocidad del chorro a través del orificio, ésta se considera ideal porque en la aplicación de la ecuación de Bernoulli no se han considerado las perdidas de carga. (Velocidad ideal)

H = Es la carga de agua antes del orificio, medida desde la s uperficie libre hasta el centro de gravedad del orificio. Ver figura N° 1 E).

g=

Aceleración de la gravedad.

COEFICIENTE DE DE CORRECCION DE VELOCIDAD C V .

La Velocidad Real VR del del chorro que descarga por el orificio, está afectada, por el borde de la sección de paso, el estrangulamiento de las líneas de corriente, la tensión superficial, viscosidad y otros parámetros que son relativos al movimiento, provocando una sección menor al de la pared del tanque. Ver figura Nº 1 D)

La Velocidad Real V R es es menor que la Velocidad Ideal V; entonces, a la relación VR /V /V = Cv se le denomina Coeficiente de velocidad, su valor se encuentra entre 0.9 y 0.98, dependiendo de la magnitud del número de Reynolds, Reynolds, (cuando R > 120,000; 120,000; C v  0.98). La relación de velocidades da lugar al coeficiente de velocidad. CV

Vr 

Vt

…………………………..( 2)

COEFICIENTE DE CORRECCION DE AREAS C c .







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ideal). La relación de áreas da lugar al coeficiente de contracción Cc . Ver figura

N° 1 D),

donde: a > e

A Cc

=

Real

A Ideal

……………………………..( ……………………………. .( 3)

COEFICIENTE DE CORRELACION DE CAUDALES C g .

De otro lao, diferentes investigadores han demostrado que: Cg = C v Cc

…………………………………..(4) …………………………………. .(4)

donde a "C g" se le denomina Coeficiente de gasto o de corrección de caudales.

VALORES DE LOS COEFICIENTES Cg, C v, Cc .

Para valores de Reynolds menores de 120,000 los coeficientes de corrección toman sus valores más pequeños, mientras que, para los Reynolds que corresponden a la turbulencia plena, es decir: R > 120,000, esos se hacen hacen constantes. (Ver figura de Cv, Cc, Cg .)









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Figura N° 1

Esquemáticamente el equipo a usar en el experimento se muestra en la figura Nº 2

c D

Do

H

Li Lo

Hv

Vertedero

Figura N° 2

EQUIPOS DE TRABAJO







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Vertedero Triangular

Compas Mecánico

Limnímetro de columna de agua

Limnímetro Milimetrico







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Establecer un caudal en el canal (medir con el rotámetro ) y esperar que el nivel de la superficie de agua (H) se haga constante. Aguas abajo del orificio, a la distancia de

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de “a”, medir “a”, medir la profundidad "e" de la lámina

de agua que sale del orificio. ("e" es la profundidad profundidad contraída y e < a). Con los limnímetros medir las profundidades H y e de aguas arriba y aguas abajo del orificio. Con diferentes caudales repetir el procedimiento. También debe medirse la temperatura del agua.

PROCEDIMIENTO DE GABINETE

Con los datos de la práctica se puede obtener: La velocidad teórica con la ecuación (1) Los valores de VReal son obtenidos con QReal registrados por el rotámetro dividido entre el área real (producto del ancho del canal por e altura contraída). El valor del coeficiente de corrección de velocidades:

Cv

=

VR V

ideal

Los coeficientes de contracción:







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Los valores del Reynolds de la descarga del orificio computadas del producto de VReal por “ e,” dividido entre la viscosidad viscosidad cinemática del del agua. Con los datos y los resultados prepare un gráfico de las siguientes relaciones:” Cv, Cv , Cc y Cg H

vs. Reynolds”; Reynolds”; luego el gráfico de “H vs e” y “

a

vs R”, es decir, tres gráficos en total.

DATOS Y SU PRESENTACION

Según ítem 3.7 de Redacción de informes, los datos obtenidos según el procedimiento, deben ser registrados en un formato similar a la tabla Nº 1. Temperatura del agua: a = 2.8 cm. Ancho del canal: b = 30 cm.

Tabla N° 1

Registro de información del Laboratorio “ Calibración de orificios de aforo en canal ”

N° de Ensayo

Q r = (m3/h)

Hi (cm)

Yc (cm)

01

17

4.7

2.1

02

22

10.5

1.6

03

34

24

1.7







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CALCULOS Y PRESENTACION DE RESULTADOS Calculo del área real (Ar) 

Ensayo N°1: A r = (0.3m)(0.021m) = 0.0063 m 2



Ensayo N°2: A r = (0.3m)(0.016m) = 0.0048 m 2



Ensayo N°3: A r = (0.3m)(0.017m) = 0.0051 m 2



Ensayo N°4: A r = (0.3m)(0.015m) = 0.0045 m 2

Calculo de velocidad real (Vr) 

Ensayo N°1: V r1 = 0.00472 / 0.0063 = 0.7495 m/s



Ensayo N°2: V r2 = 0.00611 / 0.0048 = 1.2729 m/s



Ensayo N°3: V r3 = 0.00944 / 0.0051 = 1.8510 m/s



Ensayo N°4: V r4 = 0.00833 / 0.0045 = 1.8511 m/s

Calculo de velocidad teórica (VT) 

)(9.81)( )(0.0365 0.0365)) = 0.8462 m/s Ensayo N°1: V T1 = √ (2)(9.81



Ensayo N°2: V T2 =



)(9.81)( )(0.2315 0.2315)) = 2.1312 m/s Ensayo N°3: V T3= √ (2)(9.81



Ensayo N°4: VT4 =√ (2)(9.81)(0.2305) = 2.1266 m/s

)(9.81)( )(0.0970 √ (2)(9.81 0.0970)) = 1.3795 m/s









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Calculo del coeficiente de corrección de velocidad (Cv) 

.4/ Ensayo N°1: C v1 = = 0.8857 .4/



./ Ensayo N°2: C v2 = = 0.9227 ./



./ Ensayo N°3: C v3 = = 0.8685 ./



./ Ensayo N°4: C v4 = = 1.6431 ./

Calculo del coeficiente de corrección de áreas (Cc) 

. Ensayo N°1: C C1 = = 0.7500 .4



.4 Ensayo N°2: C C2 = = 0.5714 .4



. Ensayo N°3: C C3 = = 0.6071 .4



.4 Ensayo N°4: C C4 = = 0.5357 .4







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Calculo de número de Reynolds

Para ello usaremos la velocidad real, el “e” y la viscosidad cinemática del agua que para temperatura ambiental es 10-6 m2/s 

(.)(.4) Ensayo N°1: R e1 = 15739.50 e1 = −



(.)(.) Ensayo N°2: R e2 = 20366.40 e2 = −



(.)(.) Ensayo N°3: R e3 = 31467.00 e3 = −



(.)(.) Ensayo N°4: R e4 = 27766.50 e4 = −

Tabla N° 2

Resultado de los cálculos del Laboratorio “Calibración de orificios de aforo en canal”

N°

Q

H

YC

Vi

Vr

Ensayo

(m3/s)

(m)

(m)

(m/s)

(m/s)

01

0.00472

0.0365

0.021

0.8462

0.7495

CV

CC

Cg

R

0.8857

0.7500

0.6643

15739.50







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APLICACIONES A LA INGENIERIA

VERTEDEROS RECTANGULARES

Los vertederos rectangulares consisten en una estructura de rebose con la parte superior en forma horizontal, la cual se coloca transversalmente en el canal y perpendicular a la dirección de flujo. Si la parte horizontal llega de un extremo al otro del canal se llama vertedero sin contracción y si es más pequeña se denomina vertedero con contracción.







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Para facilitar la medida del caudal los canales parshall llevan incorporados o bien una regleta graduada o flotadores conectados al sistema de control cuya subidas o bajadas nos indican las







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LINKOGRAFIA



https://es.wikipedia.org/wiki/Fluido



http://aulavirtual.usal.es/aulavirtual/demos/simulacion/modu los/curso/uni_03/u3c5s5.htm#Anchor9



https://enriquevasallo.wordpress.com/2015/06/07/fisica-defluidos-el-tanque-de-flujo/



http://www.inginternet.galeon.com/

Informe 5 Mecanica de Fluidos URP

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