PRÁCTICA Nº 02
CALIBRACIÓN DE LA PLACA ORIFICIO
OBJETIVOS
Familiarizar al estudiante con el uso y aplicaciones del venturímetro.
Demostrar la ley de Bernoulli para fluido incompresible con el venturímetro.
GENERALIDADES
El gasto de una sección de una tubería se puede medir indirectamente con dispositivos de aforo, en el sitio en que se desea conocer. Los más comunes son los venturímetros, toberas, orificios y diafragmas que se adaptan a tuberías medianas y de grandes dimensiones, donde es necesario llevar un control de los gastos, como en el caso de redes de abastecimiento de agua potable.
El análisis se realiza utilizando las ecuaciones de continuidad y de energía, tomando en consideración las perdidas por fricción y locales. El análisis se considera para el caso de un flujo permanente.
SÍNTESIS TEÓRICA
Placa Orificio: Una placa orificio es un disco con un agujero circular concéntrico con la tubería y de sección más estrecha. El orificio de la placa puede tener diferentes posiciones en la sección transversal de la tubería, siendo las placas concéntricas las más comunes.
Fig. 4.1 Placa Orificio
Para el análisis de las ecuaciones se considera despreciable las pérdidas de energía y los coeficientes de corrección o coeficientes de Coriolis iguales a 1; con Z1 y Z2 como planos de posiciones de la secciones 1 y 2, respecto a un plano horizontal de referencia ( fig. 4.1). La ecuación de Bernoulli aplicada entre estos dos puntos queda definida de la siguiente manera:
De la ecuación de continuidad se establece:
y considerando a h como:
Sustituyendo la ecuación (2) en la ecuación (1) tenemos:
Se determina la ecuación del caudal real definida por:
O por la ecuación:
En donde Q representa el caudal que circula por la placa orificio que es el mismo que transporta el canal hidrodinámico.
Mediante la ecuación de continuidad, este caudal es igual a:
Donde A, representa el área hidráulica y V corresponde a la velocidad media del flujo.
La determinación del caudal, se realiza mediante la medición de la velocidad media en una sección del canal hidrodinámico, con la ayuda del tubo Pitot. La velocidad media en una sección de canal corresponde aproximadamente a la velocidad medida a 0.6d, desde la superficie libre.
En general puede escribirse la curva de calibración de la placa orificio como la siguiente expresión:
En donde K representa la constante a determinarse, la cual es diferente para cada venturímetro y n es el exponente cuyo valor está alrededor de 0.5.
PRUEBAS A REALIZARSE
Para varios valores de Q, realice las lecturas correspondientes del h y determine el caudal que circula en el canal, mediante la medición de la velocidad media en la sección de aforo (tubo Pitot) y la determinación del área hidráulica respectiva (limnímetro).
Determine la curva de calibración del venturímetro (Q vs h)
PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
En función de los datos obtenidos en el laboratorio, tabule los siguientes valores: h, V, d, Q, Log (Q), Log ( h).
CONCLUSIONES
Determine si existen errores entre las lecturas del caudal medido y los valores calculados con la ecuación ajustada.
Determine si es correcto asumir que sea igual a 1.
CONSULTA AMPLIATORIA
Indique al menos una metodología diferente a la utilizada en la presente práctica para determinar el caudal en tuberías y en canales.
BIBLIOGRAFÍA
VENNARD-STREET, Elementos de Mecánica de Fluidos, Tercera Edición.
WYLE – STREETER, Mecánica de Fluidos, Octava Edición.
SOTELO AVILA, Fundamentos de Hidráulica General, Vol. I.
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental
Nombre: Fecha:
Grupo:
Práctica Nº 04: Calibración de la Placa Orificio.
B (m) =
Nº
h
d
v2/2g
V
x
mm
mm
m
m/s
cm
OBSERVACIONES
