REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA I.U.T. ANTONIO JOS DE SUCRE ANACO, EDO. ANZOTEGUI CONSTRUCCIN CIVIL

Bachilleres: Brusco Gabriel. Morales Randy. Ytanare Gilberto.

Anaco, Junio de 2011.

Introduccin.En el presente se analizan los orificios y vertederos (sobre todo stos ltimos), movimientos variados en canales (Resaltos y Remansos) recurrentes en la problemtica habitual, y en particular la relacin con los remansos que los vertederos originan, los que a su vez pueden implicar tramos sujetos a sedimentacin de slidos. Para el caso de las cloacas, se presenta el ndice de Pomeroy, que permite evaluar el ataque corrosivo por accin del Sulfuro de Hidrgeno (SH2) en las tuberas de o revestidas con materiales cementicios. Se evala adems, Los difusores, toberas, y la medicin de caudal.

Elementos Estticos en Hidrulica.

Definir y Explicar la utilidad de cada Uno

Orificios: Es toda abertura realizada o existente en un depsito, por debajo del nivel superior del lquido, ya sea en la pared lateral o en el fondo. Abertura efectuada en la pared de un depsito, de forma que el agua puede salir a travs de l. La carga (h) de un orificio es la altura de presin existente cerca del orificio, en la parte interna del depsito. Suele representarse por h. La seccin es el rea de la seccin transversal del orificio, no de la vena lquida, la cual sufre contraccin. La velocidad de llegada es la velocidad con que el lquido llega al recipiente. El movimiento permanente o estacionario ocurre cuando el escurrimiento tiene lugar a carga constante. La salida libre tiene lugar cuando el nivel del lquido en el canal de salida, o en el recipiente inferior, est por debajo de la arista o borde inferior del orificio. El orificio es sumergido cuando el nivel del lquido en el canal de salida o recipiente inferior est por arriba de la arista o borde superior del orificio.

Asimismo la pared puede encontrarse vertical o inclinada, ya sea hacia aguas abajo o aguas arriba, afectando obviamente dicha inclinacin, la descarga producida por dicho orificio. Se mencionan todas estas condiciones pues no es muy difcil intuir que las mismas tienen influencia en el caudal que ser capaz de erogar dicho orificio.

En funcin del grueso de la pared pueden ser:

De pared delgada, grueso de pared menor que 4 5 centmetros. De pared gruesa.

Segn el tamao relativo de la carga:

Pequeos orificios, carga h relativamente grande con respecto a la dimensin vertical del orificio. Grandes orificios, en caso contrario.

Segn su funcionamiento hidrulico:

Orificios con desage libre, desaguan al aire libre. Orificios sumergidos, desaguan bajo el nivel esttico o casi esttico de un segundo depsito.

Orificios parcialmente sumergidos seguidos de canal, el desage no es totalmente libre por estar seguidos de un canal en funcionamiento. Orificios sin velocidad inicial. Orificios con velocidad inicial, las dimensiones del depsito, canal o embalse donde se halla el orificio son relativamente pequeas y el agua circula con una velocidad digna de consideracin.

Segn el tipo de contraccin:

Orificios de contraccin completa, los filetes lquidos que ocupan la periferia del orificio provienen de las zonas prximas a las paredes interiores. Orificios con contraccin incompleta, se hacen coincidir uno o ms lados del orificio con las paredes laterales y desaparece la contraccin en se o esos lados. Orificios con contraccin imperfecta, el orificio est cerca pero no coincide con la pared Orificios sin contraccin, los filetes se adaptan a la curvatura del orificio, como son los orificios en los que no hay aristas.

VERTEDEROS. Un vertedero es una obstruccin en la solera de un canal que debe ser sobrepasado por una corriente; puede interpretarse tambin, como un orificio descubierto en su parte superior, o como un muro que interrumpiendo una corriente de agua, obliga al lquido a derramarse por el borde del mismo; son pues, orificios incompletos. Otra estructura utilizada en los proyectos hidrulicos (ms frecuentemente que los orificios) est constituida por los vertederos en sus distintas variantes, de los cuales existen, segn la aplicacin, diferentes diseos. Ya sea como estructura de control de aprovechamientos hidrulicos o bien como estructura para medicin de caudales en obras de saneamiento, su aplicacin es muy difundida y una de las razones es porque permiten tener un adecuado control del caudal por encima de su cresta siendo necesario nicamente medir una variable que es el tirante sobre dicha cresta. Segn la forma geomtrica del contorno de apertura, pueden distinguirse vertederos rectangulares, trapeciales, triangulares, parablicos, etc. Adems, segn el espesor de la pared del vertedero o, ms precisamente, la forma en que la vena lquida toca la parte superior de la estructura, se clasifican en Vertederos de Pared Gruesa o Delgada.

Los vertederos, resultan segn la relacin del espesor con respecto a la carga sobre la cresta:

Se denomina cresta, umbral o coronamiento del vertedero a la arista o superficie inferior de la escotadura. Se denomina longitud del vertedero rectangular a la distancia b entre las paredes verticales o inclinadas (flancos) que lo limitan sobre el umbral. La altura o espesor de la masa lquida existente sobre el nivel del umbral aguas arriba de ste se denomina carga. sta se mide en la zona en la que la superficie libre del lquido puede considerarse horizontal. Como en el caso de los orificios, es necesario distinguir en el escurrimiento sobre vertederos, descarga libre y sumergida, segn que el nivel de salida est por debajo o por encima del nivel del umbral.

Tobera.Las toberas son de dos tipos , las de radio grande y las de radio pequeo (denominadas toberas ISA 1932 [30, 31]). La tobera, con su entrada suave redondeada, elimina prcticamente la vena contracta y da coeficientes de

descarga (Cd) prximos a la unidad. Las prdidas no recuperables siguen siendo grandes, ya que, no hay difusor para la expansin gradual posterior. stas se pueden utilizar como elementos medidores de caudal tanto en conductos (tuberas) como en cmaras impelentes y se instalan con brindas roscadas con un macho, de acuerdo con las normas ASME o con otras especificaciones de normas. Si se requiere instalar un medidor de caudal (Q) aguas abajo de una vlvula, de un codo o de otro accesorio, se debe colocar tambin un tramo rectilneo de tubera entre el accesorio y el medidor; para las toberas se pueden necesitar un tramo de tubera rectilnea hasta de 4 veces el dimetro. La tobera cuesta menos que el medidor venturi. Tiene la desventaja de que las prdidas totales son mucho ms grandes debido a la falta de gua del chorro aguas abajo de la abertura de la tobera.

FLUJO EN TOBERAS.

El flujo de cualquier fluido por una tobera, cualquiera que sea el caudal (Q), puede expresarse por: Q = Cd A (2gn hL) Este caudal puede tener un considerable efecto en la cantidad descargada a travs de una tobera. El factor corrector para ste es: . 1/ (1- 4)

que prcticamente puede incorporarse a la primera ecuacin, de aqu se deduce que: Q = (Cd A/ (1- 4))*(2gn hL) donde: . Cd/ (1- 4) = C

Definida como coeficiente de flujo. est dada por D1/D2, donde D1 es el dimetro interno de la tubera y D2 es el dimetro de la abertura de la tobera. El coeficiente de descarga (Cd) para las toberas de radio grande recomendado por la ISO es:

Cd 0.9965 0.00653

1/2

(106 / ReD1)1/2

= 0.9965 0.00653 (106 / ReD2)1/2 Para toberas de radio corto, ISA 1932, se recomienda una correlacin semejante: Cd 0.9900 0.22624.1

+4.7

+(0.000215 0.001125 + 0.00249 *(106 / ReD1)1.15 Las toberas tienen entre 0.2 y 0.8.

)*

Si se va a utilizar el coeficiente C dado por la figura, es importante cumplir con las dimensiones mostradas, particularmente en lo referente a la localizacin de las aberturas piezomtricas para medir la cada de presin.

DIFUSORES. Un difusor es un dispositivo que aumenta la presin de un fluido. Es una tobera inversa por lo tanto el rea de entrada es menor que el rea de salida y por consiguiente la velocidad se disminuye dentro del difusor. La transferencia de calor es muy pequea y despreciable, por esto se consideran como adiabticos. Debido a los cambios que hay en la velocidad el cambio en la energa cintica es bastante apreciable y como el fluido experimenta poco o ningn cambio en la elevacin la energa potencial es despreciable.

Los difusores variables son vlvulas que cambian su seccin de paso cuando se modifican las propiedades del fluido que las cruza. Los carburadores son las mquinas que los utilizan con mayor frecuencia aunque sirven tambin en otros mezcladores. Un difusor variable tiene una seccin convergente, la garganta y una seccin divergente. El fluido es subsnico y la presin del gas o de la mezcla de gases, se expande en la seccin convergente, alcanzado el mayor vaco relativo en la garganta. Un mecanismo externo que puede ser una campana de vaco o un fuelle, utiliza la presin de vaco para mover la puerta del difusor. Los difusores variables son autmatas que obedecen a la velocidad del fluido medida con el nmero de Mach. Como la forma fsica del difusor difcilmente puede ser un tubo venturi perfecto siempre existirn prdidas por contraccin del chorro. Lo ms interesante de este mecanismo es que si se conoce la forma como varan los coeficientes de perdidas, l es un sensor de la velocidad del flujo de peso. Tubo de venturi. El Tubo Venturi es un dispositivo que origina una prdida de presin al pasar por l un fluido. En esencia, consta de una tubera corta recta, o garganta, entre dos tramos cnicos. La presin vara en la proximidad de la seccin estrecha; as, al colocar un manmetro instrumento registrador en la garganta se mide la cada de presin y hace posible calcular el caudal instantneo. El tamao del tubo de Venturi se especifica mediante el dimetro de la tubera en la cual se va a utilizar y el dimetro de la garganta; por ejemplo, un tubo de Venturi de 6" x 4" se ajusta a una tubera de 6" y tiene una garganta de 4" de dimetro. Para que se obtengan resultados precisos, el tubo de Venturi debe estar precedido por una longitud de al menos 10 veces el dimetro de la tubera. Al escurrir el fluido de la tubera a la garganta, la velocidad aumenta notablemente y, en consecuencia, la presin disminuye; el gasto transportado por la tubera en el caso de un flujo incompresible, est en funcin de la lectura en el manmetro. Aplicacin de Bernoulli a un Tubo Venturi Con frecuencia en los tubos de Venturi como el que se muestra en la figura N1, se emplea como se ha sealado para medir la velocidad o el caudal en una

tubera. Si se combinan las ecuaciones de continuidad (V1A1 = V2A2) y la de Bernoulli para encontrar la velocidad en la garganta, se tiene que:

La medicin de los dimetros y las dos presiones permite determinar la velocidad y, con sta y el dimetro de la garganta, el caudal msico. La velocidad y el caudal msico medido son algo imprecisos debido a pequeos efectos de friccin, los cuales se omiten en la ecuacin de Bernoulli. Para tomar en cuenta tales efectos, en la prctica se introduce un coeficiente multiplicativo, Cu, que ajusta el valor terico. Esto es:

Donde el valor de Cu se encuentra experimentalmente.

El tubo Venturi tiene distintas aplicaciones, se utiliza en los motores como parte importante de los carburadores, se utiliza en sistemas de propulsin. Otras caractersticas: Se utiliza cuando es importante limitar la cada de presin. Consiste en un estrechamiento gradual cnico y una descarga con salida tambin suave. Se usa para fluidos sucios y ligeramente contaminados.

TUBO DE PITOT.

El tubo de Pitot es quiz la forma ms antigua de medir la presin diferencial y tambin conocer la velocidad de circulacin de un fluido en una tubera. Consiste en un pequeo tubo con la entrada orientada en contra del sentido de la corriente del fluido. La velocidad del fluido en la entrada del tubo se hace nula, al ser un punto de estancamiento, convirtiendo su energa cintica en energa de presin, lo que da lugar a un aumento de presin dentro del tubo de Pitot.

Los tubos de Pitot son instrumentos sencillos, econmicos y disponibles en un amplio margen de tamaos. Si se utilizan adecuadamente pueden conseguirse precisiones moderadas y, aunque su uso habitual sea para la medida de la velocidad del aire, se usan tambin, con la ayuda de una tcnica de integracin, para indicar el caudal total en grandes conductos y, prcticamente, con cualquier fluido. Caractersticas: Mide la velocidad en un punto. Sus ventajas son la escasa cada de presin y bajo precio, siendo por ello una buena eleccin para tuberas de gran dimetro y para gases limpios. Consiste en un tubo de pequeo dimetro que se opone al flujo, con lo que la velocidad en su extremo mojado es nula.

Funcionamiento: El orificio del tubo de Pitot toma la presin total y la conduce a la conexin (a) en la sonda de presin. La presin esttica pura se toma desde una parte lateral y se conduce a la conexin (b). La presin diferencial resultante es una presin dinmica que depende de la velocidad y que es analizada e indicada.

Formula: Una vez obtenido la diferencia de presiones, y calculado de la velocidad del fluido segn la frmula que utiliza el tubo de Pitot, es posible a travs de la ecuacin de bernoulli determinar el caudal total que pasa a travs del fluido.

Medidores de caudal slido.

Los medidores de caudal de slidos permiten pesar cualquier material seco a granel o granulado, de dimetro de hasta 25 mm, en un rango de 200 Kg./h a 2000t/h. La medicin puede efectuarse en productos con densidades y caudales muy diferentes : trigo soplado, mineral de hierro, los polvos fluidificados como la ceniza volante, y los productos pegajosos con posibilidad de depsito, como las virutas de torno. Los medidores de caudal slido pueden utilizarse en aplicaciones con productos tan diversos como: cemento, arena, carbn coque, carbn, cal, trigo, arroz, harina, azcar, productos alimenticios para animales, astillas de madera y virutas de plstico. El principio de funcionamiento es muy sencillo debido a que, el material slido entra en el medidor de caudal por la placa de gua del caudal y pega en la placa sensora, generando una fuerza mecnica y continua sin interrumpir el proceso o la produccin. La fuerza horizontal es convertida en una seal elctrica, controlada por la unidad electrnica utilizada con el medidor de caudal, para la visualizacin del caudal instantneo y de la cantidad de material totalizada. La medicin solo se basa en la fuerza horizontal de la fuerza de impacto.