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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