CALIBRACION DE ORIFICIOS DE AFORO EN CANALES

CALIBRACION DE ORIFICIOS DE AFORO EN CANALES

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CALIBRACIN DE ORIFICIOS DE AFORO EN CANALES

CURSO: MECNICA DE FLUIDOS

PROFESOR: ING. MANUEL CASAS

INTEGRANTES:

MALLMA ACUA FRANK ANGEL

GRUPO: SS3

2013

CONTENIDO

1. INTRODUCCION31.1. AFORO CON ORIFICIOS32. OBJETIVO DEL LABORATORIO33. RECURSOS DEL LABORATORIO33.1. FISICOS34. PROCEDIMIENTO34.1. PROCEDIMIENTO DE LA PRCTICA35. PROCEDIMIENTO DE GABINETE.46. DATOS Y PRESENTACION47. CALCULOS Y PRESENTACION DE RESULTADOS48. CONCLUSIONES69. ANEXOS99.1. CLASIFICACIN DE ORIFICIOS99.2. COEFICIENTE DE CORRECCION DE VELOCIDAD CV.99.3. COEFICIENTE DE CORRECCION DE AREAS CC.99.4. COEFICIENTE DE CORRELACION DE CAUDALES CG.99.5. VALORES DE LOS COEFICIENTES CG, CV, CC.10

CALIBRACION DE ORIFICIOS DE AFORO EN CANALES

1. INTRODUCCIONLos orificios se utilizan como dispositivos de aforo de una corriente en diferentes ocasiones como en chorros que salen de un tanque, en tuberas, por debajo de una compuerta y otros, pero los resultados siempre estn sujetos a dudas tcnicas, por lo que se fijan unos coeficientes de correccin.Un caso frecuente son las compuertas de control en canales utilizados como cortinas deslizantes, que suelen llamarse compuertas de flujo bajo, debido a que el agua pasa por debajo de la estructura; estas incluyen por lo general los medios para regular la apertura y consiguientemente el caudal que pasa a travs del orificio dejado por la compuerta.

1.1. AFORO CON ORIFICIOSLas propiedades hidrulicas de los orificios de seccin circular con descarga parcial, libre o sumergida, estn difundidas y reconocidas, no as los orificios rectangulares que se forman debajo de compuertas, sean stas verticales, radiales o de otras formas; sin embargo en la prctica de diseo se utilizan los coeficientes de correccin obtenidos con datos de orificios de seccin circular, consecuentemente los caudales estimados carecen de precisin. En el presente laboratorio se trata de comprobar el valor de los coeficientes de aforo de orificio rectangular para compararlos con los de orificio circular.

2. OBJETIVO DEL LABORATORIO Obtener los coeficientes de correccin del aforo de un orificio rectangular de fondo con flujo con descarga semi confinada.Cv = Coeficiente de velocidadCc = Coeficiente de contraccinCg = Coeficiente de gasto

Comparar los coeficientes de orificio rectangular obtenidos experimentalmente con los coeficientes de orificios circulares.

3. RECURSOS DEL LABORATORIO

3.1. FISICOS Canal de pendiente variable Compuerta plana Rotmetro Limnmetro Wincha

4. PROCEDIMIENTO

4.1. PROCEDIMIENTO DE LA PRCTICA Medir las caractersticas del orificio y el grosor de la pared: a, abertura del lado menor del orificio. b, ancho del orificio , espesor de la pared Establecer un caudal en el canal y esperar que el nivel de la superficie de agua (H), aguas arriba de la compuerta se haga constante. Aguas abajo del orificio, a la distancia de 3 5 de a, medir la profundidad " e " de la vena de agua que sale del orificio. (e" es la profundidad contrada y siempre e < a). Con los limnmetros medir las profundidades H y e, de aguas arriba y aguas abajo del orificio. Tomar el caudal que indica el Rotmetro, mediante la ecuacin de continuidad obtener la velocidad del flujo que sale del orificio (stas sern las velocidades reales VR ) Repetir el procedimiento, con cinco diferentes caudales.

5. PROCEDIMIENTO DE GABINETE.Con los datos de la prctica experimental, obtener: La velocidad terica con la ecuacin de Bernoulli ( VTeorica ) Los valores de VR obtenidos con el Rotmetro y la Ecuacin de continuidad El valor del coeficiente de correccin de velocidades: Los coeficientes de contraccin: Los coeficientes de gasto: Los valores del Reynolds de la descarga del orificio son calculados con el producto de VR por e, dividido entre la viscosidad cinemtica del agua.

Prepare un grfico en hoja de clculo de las relaciones:Cv, Cc y Cg vs. Reynolds

6. DATOS Y PRESENTACION

Dimensin mnima del orificio (a) (m)0,03

Ancho del orificio (bo) (m)0,300

Aceleracin de la gravedad (m/s2)9,81

Ensayo NQ (m3/h)Hi (cm)e (cm)

13330,02,0

22118,52,2

31811,02,3

44020,52,0

54527,01,8

7. CALCULOS Y PRESENTACION DE RESULTADOS

Ensayo NQ (m3/h)Q (m3/s)Hi (m)H (m)e (m)A (m2)Vr (m/s)

1330,00920,3000,2830,0200,00601,528

2210,00580,1850,1680,0220,00660,884

3180,00500,1100,0930,0230,00690,725

4400,01110,2050,1880,0200,00601,852

5450,01250,2700,2530,0180,00542,315

Ensayo NVt (m/s)CvCcCgReynolds

12,3540,64890,57140,370830555,556

21,8130,48750,62860,306519444,444

31,3470,53790,65710,353516666,667

41,9180,96550,57140,551737037,037

52,2261,04000,51430,534941666,667

ReynoldsCv

30555,5560,6490

19444,4440,4875

16666,6670,5380

37037,0370,9655

41666,6671,0399

ReynoldsCc

30555,5560,5714

19444,4440,6286

16666,6670,6571

37037,0370,5714

41666,6670,5143

ReynoldsCg

30555,5560,3709

19444,4440,3064

16666,6670,3535

37037,0370,5517

41666,6670,5348

8. CONCLUSIONES

Un orificio practicado en la pared o el fondo de un depsito puede ser de seccin circular, rectangular, etc.; que por el grosor de la pared que contiene al orificio y la dimensin del orificio se denomina:

Pared gruesa Pared delgada

Tenemos:

Tenemos una pared gruesa

Observamos que el coeficiente de velocidad aumenta a razn que aumenta el caudal, mientras que el coeficiente de contraccin disminuye a razn que aumento el caudal. Como el R de ninguno de los ensayos no se aproximo a 120000, es por ello que el Cv no se aproximo a 0.98 o no est comprendido entre 0.9 y 0.98. Tambin es por ello que no se hacen constantes los coeficientes Cg, Cv, Cc. El orificio es rectangular de forma laminar Obtuvimos los coeficientes de correccin de un orificio de descarga parcialmente libre conformado por una compuerta en el canal del laboratorio

9. ANEXOS

9.1. CLASIFICACIN DE ORIFICIOSUn orificio practicado en la pared o el fondo de un depsito puede ser de seccin circular, cuadrada, rectangular, etc.; que por el grosor de la pared que contiene al orificio y la dimensin del orificio se denomina:

Cuadro N 5 Denominacin de los orificios

Donde es el espesor de la pared del depsito y, aes la mitad de la menor magnitud del orificio.La aplicacin de la ecuacin de Bernoulli entre la superficie de aguas arriba y aguas abajo del orificio permite obtener, despreciando las prdidas, la expresin de la velocidad del flujo que sale por el orificio:

Donde:V = Velocidad del chorro a travs del orificio, se considera terica (Vt), porque en la aplicacin de la ecuacin de Bernoulli no se consideran las prdidas de carga.H = Es la carga de agua antes del orificio, medida desde la superficie libre hasta el centro de gravedad del rea del orificio.g = Aceleracin de la gravedad.

9.2. COEFICIENTE DE CORRECCION DE VELOCIDAD CV.

La Velocidad Real VR del chorro que descarga por un orificio circular, es afectada por las aristas del borde de la seccin de paso, la confluencia de las lneas de corriente, la tensin superficial, la viscosidad del fluido y otros parmetros relativos al movimiento.

La Velocidad Real (VR) es menor que la Velocidad Terica (Vt), dan lugar a la relacin (VR / Vt = Cv) que se denomina Coeficiente de correccin de velocidad, cuyo valor se encuentra entre 0.9 y 0.98, dependiente de la magnitud del nmero de Reynolds, (cuando R > 100,000, Cv = 0.98, es constante)-. La relacin de velocidades da lugar al coeficiente de velocidad:

9.3. COEFICIENTE DE CORRECCION DE AREAS CC.

Las partculas lquidas al aproximarse al orificio siguen trayectorias curvilneas, forman lneas de corriente que se aprietan y entrecruzan y que al abandonar el orificio, dan lugar a una vena liquida con un rea contrada (A real) de seccin menor que la del orificio. La relacin de reas: rea de la vena contrada entre el rea del orificio (A Terica), son el coeficiente de contraccin Cc.

9.4. COEFICIENTE DE CORRELACION DE CAUDALES CG.

Diferentes investigadores han demostrado que:

Cg = Cv * Cc

Donde a "Cg" se le denomina Coeficiente de gasto o de correccin de caudales.

9.5. VALORES DE LOS COEFICIENTES CG, CV, CC.Los coeficientes de correccin, para orificios de seccin circular, con valores de Reynolds R < 100 000, toman sus valores, mientras que, para los Reynolds que corresponden a la turbulencia plena, es decir: R > 120,000, se hacen constantes. (Ver figura R Vs Cv, Cc, Cg.)

Mecnica de FluidosPgina 6