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1 9 6 6 1 9 6 6 Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingeniería Mecánica – Energía Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica Curso : Laboratorio de Mecánica de uidos. Tema: Placa Ori cio Profesor: Ing. Hernán Pinto Espinoza Alumnos: Berrospi Altamirano Darwin Cabrera Quispe Jose Huamani Nizama,Gino Acuña Diaz Fredy ellavista! Callao 2013 1

Ensayo Placa Orificio 2013

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Text of Ensayo Placa Orificio 2013

Universidad Nacional del Callao

Facultad de Ingeniera Mecnica Energa

Escuela Profesional de Ingeniera Mecnica

Curso : Laboratorio de Mecnica de fluidos.

Tema: Placa OrificioProfesor: Ing. Hernn Pinto Espinoza Alumnos: Berrospi Altamirano Darwin

Cabrera Quispe Jose

Huamani Nizama,Gino

Acua Diaz FredyBellavista, Callao

2013CONTENIDO

Resumen

La placa de orificio es el elemento primario para la medicin de flujo ms sencillo, es una lamina plana circular con un orificio concntrico, excntrico segmentado y se fabrica de acero inoxidable.

En el presente ensayo nos centraremos en el clculo del flujo volumtrico o caudal que pasa por la placa de orificio o la tubera en si mediante un parmetro adimensional que relaciona el caudal medido experimentalmente y el caudal calculado tericamente el cual se denomina coeficiente de descarga para determinar dicho parmetro tomaremos las medidas y caractersticas del equipo a usar un banco de prueba consistente en una tubera en la cual se instala una placa de orificio tratando en lo mximo de tomar las medidas con la mayor exactitud para que el ensayo resulte exitoso.

Todo instrumento de medicin tiene sus desventajas y limitaciones la placa de orificio no es la excepcin detallamos algunas de las ms importantes en la siguiente lista:

1. Es inadecuada en la medicin de fluidos con slidos en suspensin. 2. No conviene su uso en medicin de vapores, se necesita perforar la parte inferior. 3. El comportamiento en su uso con fluidos viscosos es errtico ya que la placa se calcula para una temperatura y una viscosidad dada. 4. Produce las mayores prdidas de presin en comparacin con otros elementos primarios de medicin de flujos. Introduccin

La eleccin de un medidor de flujo es afectada por la exactitud requerida, el intervalo de medicin, el costo, la complicacin, la facilidad de lectura o reduccin de datos, as como por la vida de servicio. Debe elegirse el dispositivo ms simple y barato que brinde la exactitud deseadaPara medir caudales, existen varios tipos de dispositivos. Los ms simples son los que proporcionan mtodos directos para medicin de caudales. Un mtodo de este tipo consiste en llenar una "taza" o recipiente con un volumen de agua durante un tiempo conocido y luego se puede conocer el caudal. Este mtodo es til en cuanto a la exactitud, cuando se trabaja con fluidos incompresibles en rgimen estable (laminar) y se debe disponer de un periodo largo de tiempo para proporcionar una buena medicin. Adems tienen la ventaja de que no necesitan ser calibrados.

Pero cuando trabajamos con fluidos compresibles como gases, al tener densidades muy pequeas la medicin no se vuelve confiable. Sin embargo se pueden crear ciertos dispositivos que vuelven confiables las mediciones, pero son de usos como por ejemplo medir el flujo de gas de una casa particular.

Para solucionar este problema, y problemas como por ejemplo medir caudales que no son laminares, se usan los medidores de flujo internos, entre los que se cuentan el tubo venturi, las placas orificios, las toberas de flujo, los rotmetros, los medidores de flujo de turbina, etc.

Hay ciertas restricciones que cumplen los medidores de flujo interno, y es que estos se basan en la aceleracin de una corriente de fluido a travs de una vena contracta o alguna forma de tobera.

En la presente experiencia se emplear el medidor de obstruccin placa orificio.I. Planteamiento y descripcin del problemaProblema: Cmo cuantificar el flujo en una tubera usando una placa de orificio determinando para ello el coeficiente de descarga de dicha placa? Descripcin: Circula un fluido a travs de una conduccin tubular y nosotros deseamos cuantificar esta cantidad de flujo a travs de un tiempo para ello usamos un banco de prueba de placa de orificio.Planteamiento: Con motivos de solucionar el problema tomaremos todas las medidas importantes que necesitamos para motivo de los clculos (dimetros, longitudes, cadas de presin, flujo de fluido etc.) Para medir el flujo volumtrico ser idntico al primer laboratorio usaremos una probeta y un cronometro para tal fin, lo expuesto antes se comparara con la relaciones dadas en clase por el profesor del curso esto nos permitir hallar el coeficiente de descarga lo cual a su vez nos dar la solucin del problema planteado de cuantificar el flujo que pasa por una tubera en un determinado tiempo

II. ObjetivosOBJETIVO GENERAL Aprender a determinar la rapidez de flujo de un fluido, que fluye a travs de un conducto cerrado utilizando mtodos experimentales.OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar y conocer la rapidez de flujo ya sea volumtrico, gravimtrico o msico de una vlvula de control a diferentes aberturas de esta. Estudiar y analizar la relacin que existe entre la rapidez de flujo y la abertura de la vlvula de control.

Familiarizarse con los diversos mtodos y tecnologas de medicin de flujo de fluidos incompresibles en conductos.

III. Marco terico La placa de orificio es uno de los dispositivos de medicin ms antiguos, fue diseado para usarse en gases, no obstante se ha aplicado ampliamente y con gran xito para medir el gasto de agua en tuberas.

La ventaja de las placas de orificio, a la hora de medir caudales, es su bajo coste, el inconveniente es la falta de precisin. El uso de la placa de orificio en este caso es para crear una prdida de carga adicional en la red.

Para el clculo de la placa de orificio se va a utilizar, la norma ISO 5167, que determina la geometra y el mtodo de empleo, es decir, las condiciones de funcionamiento e instalacin de las placas de orificio, cuando se intala en una tubera en carga. Adems, esta norma especifica la informacin previa para calcular el caudal, siendo aplicable junto con los requisitos dados en la norma ISO 5167-1.Constantes predeterminadasTemperatura ambiente: T =20 C Viscosidad cinemtica del agua Relacin de dimetros Se define como la relacin entre el dimetro del orificio de la placa y el dimetro interno de la tubera

Conforme a lo indicado en el apartado 5.1.8.1 de la norma ISO 5167-2(2003), para que el clculo sea correcto se deben cumplir las siguientes condiciones:

Descripcin del mtodo de clculoSegn se describe en el apartado 4 de la norma ISO 5167-2 (2003), el clculo del caudal se basa en que la presencia de una placa de orificio, en el interior de una tubera por la que circula un fluido, origina una diferencia de presin esttica entre los dos lados de la placa.

El caudal a travs de un orificio se determina mediante la ecuacin:

Donde:

: es el caudal (m3/s)

: es el coeficiente de descarga (adimensional)

: es la gravedad (m/s2)

: es la cada de presin en el orificio (m)

: es la superficie del orificio (m2)

IV. Materiales y mtodos

IV.I Materiales Equipos y materiales:

Equipos:1. Tubera en la cual se instala una placa de orificio2. Bomba para impulsin de agua 0.5 hp 3. Vlvula para regular el caudal4. Manmetro de mercurioMateriales cronmetro

Probeta

Regla milimetrada

termmetro

IV.II. MtodosLa metodologa a emplear en el presente ensayo es simple y manual primero se instalara el banco de prueba en este caso el de placa de orificio a una tubera equipada que nos dar la posibilidad de variar los caudales mediante una vlvula, el banco de prueba esta conectado a un manmetro de mercurio entre la placa de orificio el cual nos dar la lectura de la cada de presin a ambas caras de la placa adems para cada caudal a usar realizremos 3 medidas de flujo volumtrico para ello contamos con una probeta graduada y un cronometro trataremos de ser lo mas exacto posible como resultado usaremos el caudal promedio de las 3 medidas repetiremos para seis juegos de datos. Nuestro grupo tomara el 2do juego de datos para realizar los clculos pedidos en ensayo. V. Procedimiento Experimental

VI. Operaciones y Calculo1.

2.876 X 0.6158 x = X = = 0.276

= X =

= = 0.212

En la grafica ( 0.276 y ) K = 0.615

= = 3.075

2.

4.22 0. 93

= X = = 0.276

=

= = 0.22

En la grafica ( 0.276 y ) K = 0.61

= = 4.4

3. 5.28 1.18 = X = = 0.276

=

= = 0.223

En la grafica ( 0.276 y ) K = 0.605

= = 4.4 4 .

2.188 1.511

= X = = 0.276

=

= = 0.69 En la grafica ( 0.276 y ) K = 0.62

= = 2.36 5.

2.53 1.69

= X = = 0.276

=

= = 0.66 En la grafica ( 0.276 y ) K = 0.602

= = 5.7792 VII . Tablas y Datost( s )V

0.1917.71.09

0.4117.31.62

0.6411.81.4

0.118.61.3

0.1477.11.2

2.8760.610.2123.075

4.220.930.2204.4

5.281.180.2235.5

2.1881.5110.692.35

2.531.690.665.77

VIII . Graficas

VIII.III. Discusin

En la grafica se observa que el numero de Reynolds y el coeficiente de descarga no sigue un patrn determinado mientras que para caudales pequeos los coeficientes de descarga varan significativamente para caudales que van en aumento los coeficientes de descarga se podra decir que tienden a ser constantes tambin esta dispersin en los datos se podra deber a los errores ya mencionados de lectura del cronometro o mal uso de la probeta tambin a que el flujo de fluido no sea constante, pero para fines didcticos y de experiencia este ensayo nos sirve para ver el comportamiento de los fluidos en la vida real.

IX. Conclusiones y recomendaciones IX.I. Conclusiones Realizando esta experiencia aprendimos a realizar la medicin de flujo volumtrico de un fluido mediante placa de orificio. El caudal terico solo depende de la deflexin leda en el manmetro de mercurio Aplicamos medicin de caudal volumtrico realizado en el primer ensayo del curso de laboratorio para medir el caudal real. La presente experiencia presenta muchos errores en las tomas de volmenes y tiempos por ello los resultados son poco exactos debido en gran magnitud a la pobre infraestructura que contamos en el Laboratorio de Mecnica de Fluidos IX.II. RecomendacionesAl realizar el experimento debemos tener en cuenta las siguientes recomendaciones: Saber utilizar los equipos adecuadamente para no provocar fallas notorias en el resultado. Realizar la experiencia slo si el suministro de agua tiene una presin adecuada y constante, de lo contrario, los datos de la muestra no sern confiables. Coordinar las actividades que cada miembro del grupo va a realizar

Tratar de tener los implementos en ptimas condiciones y normalizados para as tener resultados ms precisos.

Hacer caso a las recomendaciones que nos brinda el educador en el laboratorio. Tratar de mejorar y equipar con equipos modernos el laboratorio para as realizar mejores ensayos e inclusive ser un ente certificador de pruebas hidrulicas que generara ingresos a la facultad y mejorar el nivel acadmico de los alumnos.X. Referencias Bibliografa Streeter, Vctor, Mecnica de Fluidos, Editorial, MC. Grawhill, Cuarta Edicin, Mxico 1966 / Cap. 8_ 8.6 pg. (448)

Crane, Flujo de fluidos en vlvulas, accesorios y tuberas, Cap. 2 (2-3/2-9)

Giles, Ronal, Mecnica de Fluidos e Hidrulica. Editorial MC. Grawhill, Segunda Edicin, Mexico 1986.

Robert L. Mott, Mecnica de fluidos, Editorial Pearson Prentice Hall, 6a Edicin en espaol, Mxico 2006 / Cap. 15 pg. (473-499) Apuntes de Clase EMBED CorelDraw.Graphic.8

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