Ingeniería Hidráulica I

Alumnos:

• BARBOZA RUIZ, Omer Edin
• CELIS SANCHEZ, Carlos Ivan
• CORREA FELIPE, Omar Rolando
• IDROGO IRIGOIN, Ebhert Dany

BOQUILLAS

INDICE GENERAL

1. INTRODUCCION
2. MARCO TEORICO Y CONCEPTOS GENERALES

1. Definición 1..
2. Definición 2…
3. …..

1. EJEMPLO DE DISEÑO CONVENCIONAL
2. DISEÑO PRACTICO EN MODELO NUMERICO O LABORATORIO.
3. COMPARACION DE RESULTADOS
4. CONCLUSIONES
5. BIBLIOGRAFIA

1. INTRODUCCIÓN

1. MARCO TEÓRICO Y CONCEPTOS GENERALES  

1. Definición de boquillas

Se llama boquillas a todos los tubos adicionales de pequeña longitud constituidos por piezas tubulares adaptadas a los orificios. Sirven para dirigir el chorro. Su longitud debe ser entre uno y medio (1,5) y tres (3) veces su diámetro. En general, y para longitudes mayores, se consideran boquillas longitudes de 1,5 a 3 d; de 3 a 500 d como tubos muy cortos; de 500 a 4000 d (aproximadamente) como tubos cortos; y por encima de 4 000 d como tuberías largas. (Azevedo, 1998)

Según (Domínguez, 1999) se designa bajo la denominación de boquillas a todas las disposiciones de contorno cerrado de forma redondeadas, en que la sección se reduce, en que no hay contracción final, ni contracción de entrada y en que los frotamientos son los únicos que absorben alguna parte de la energía.

Según (Villón, 2007) se considera una boquilla cuando la salida del orificio está conectada a un tubo corto, es decir, el líquido no sale al aire inmediatamente, sino a un tubo de pequeña longitud (2 o 3 veces el diámetro del orificio).

[pic 1]

Figura 1. Boquilla

Fuente. (Azevedo, 1998)

Si e = 1.5 a 3.0 d, se llaman boquillas

La fórmula general se aplica a las boquillas, deducidas por los pequeños agujeros. (Azevedo, 1998).

[pic 2]

Donde:

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

1. Clasificación de las boquillas

Según (Azevedo, 1998). las boquillas se suelen clasificar en cilíndricas y cónicas como se observa en la figura 2:

[pic 7]

Figura 2. Clasificación de boquillas

Fuente. (Azevedo, 1998)

También se denomina boquilla estándar a la boquilla cuya longitud es igual a 2,5 veces su diámetro y boquilla Edge a la boquilla empotrada de longitud estándar (Azevedo, 1998).

1. Boquillas Cilíndricas

También denominadas boquillas patrón. En estas boquillas se busca el equilibrio entre longitud (la menor posible para minimizar perdidas por fricción) y la adhesión de la vena. A las paredes para obtener los caudales máximos. (Azevedo, 1998).

La contracción de la vena se produce dentro de las boquillas cilíndricas.

En boquillas cilíndricas, las de sección cuadrada son las que generan mayor descarga.

En las boquillas estándar, la vena puede o no pegarse a sus paredes. Cerrando el tubo hasta llenarlo, haremos que la vena se pegue, resultando un chorro "total" (ocupando totalmente la sección de salida). (Azevedo, 1998).

[pic 8]

Figura 3. Boquilla Cilíndrica

Fuente. (Azevedo, 1998)

1. Boquilla Cilíndrica Interior o de Borda

Según (Azevedo, 1998) en las boquillas interiores (o de Borda) la contracción de la vena ocurre en el interior, no necesariamente el chorro se adhiere a las paredes.

Es interesante observar que a la boquilla interior de Borda corresponde al menor caudal: coeficiente de descarga 0,51 (teóricamente se encuentra  para vena libre). [pic 9]

En la figura 4 (a) y (b) se indica que los tubos se llenan completamente por el flujo y, debido a la turbulencia, los chorros que salen de ellos tendrían una apariencia dispersa. Debido a la contracción del chorro en la entrada de estos tubos, la velocidad en la zona central de la corriente será mayor que en la salida de los tubos, por lo que la presión será menor. Si se reduce la presión al valor de la presión de vapor del líquido, las líneas de corriente dejarán entonces de seguir las paredes. La Figura 4 (c) se comportará de la manera indicada en la Figura 5. Si su longitud es menor que su diámetro, el tubo de reentrada se denomina boquilla de Borda. Debido a la mayor curvatura de las líneas de corriente en el caso de un tubo de reentrada, el valor del coeficiente de velocidad es menor (Figura 4 (c)) que, para cualquier otro tipo de entrada, si el flujo llena completamente el tubo. Sin embargo, si el chorro se separa de las paredes, como en la Figura 5, el coeficiente de velocidad será tan alto como en el caso de un orificio de bordes afilados. (Franzini & Finnemore, 1999).

La boquilla de Borda es de interés porque es muy fácil calcular su coeficiente de contracción. Para todos los demás orificios y tubos existe una reducción de la presión en las paredes adyacentes a la entrada. Desafortunadamente, los valores exactos de la presión son desconocidos. Sin embargo, en el caso del tubo de reentrada, la velocidad en la pared del depósito es prácticamente cero en todos los puntos, por lo que la presión es esencialmente hidrostática. (Franzini & Finnemore, 1999).

[pic 10]

Figura 4. Coeficiente para tubos

Fuente. (Franzini & Finnemore, 1999)

[pic 11]

Figura 5. Boquilla de Tubo

Fuente. (Franzini & Finnemore, 1999)

1. Boquillas Cilíndricas Externas

Según (Azevedo, 1998) si la longitud de la boquilla es suficiente (cuando menos una y media veces el

diámetro. del orificio), la contracción de la vena es seguida de una expansión y la boquilla descarga a sección plena.

Para el caso de boquillas cilíndricas externas con la vena adherida a las paredes se tiene un coeficiente de descarga de 0.82.

[pic 12]

Figura 6. Boquilla Cilíndrica Externa

Fuente. (Franzini & Finnemore, 1999)

1. Boquillas Cónicas

Según (Azevedo, 1998) en las boquillas cónicas se aumenta el caudal.

[pic 13]

Figura 7. Boquillas Cónicas

Fuente. (Azevedo, 1998).

1. Boquillas cónicas Divergentes

Los tubos divergentes con la pequeña sección convergente inicial, como se muestra la figura 8 se denominan Venturi, ya que han sido estudiados por el investigador italiano. Los experimentos de Venturi demuestran que un ángulo de divergencia de 5°, combinado con una longitud de tubo igual a unas nueve veces el diámetro de la sección estrangulada, permite los más altos coeficientes de descarga, (Azevedo, 1998).

En boquillas cónicas divergentes, las de sección circular son las que generan mayor descarga.

[pic 14]

Figura 8. Boquilla Cónica Divergente

Fuente. (Azevedo, 1998)

1. Boquillas cónicas Convergentes

Experimentalmente se verifica que en las boquillas convergentes la descarga es máxima, (notablemente mayor al de las boquillas cilíndricas).

En boquillas cónicas convergentes las de sección rectangular son las que generan mayor descarga

Las boquillas convergentes la descarga es máxima para , lo que da como resultado un coeficiente de descarga de 0.94 (notablemente mayor al de las boquillas cilíndricas). (Azevedo, 1998).[pic 15]

[pic 16]

Figura 9. Boquilla Cónica Convergente

Fuente. (Azevedo, 1998)

1. Volumen de Control de una boquilla

Según (Shames, 1995), un volumen definido, conocido como volumen de control, se establece en el espacio, y la frontera de este volumen se conoce como superficie de control. La cantidad y la identidad de la materia en el volumen de control puede cambiar con el tiempo, pero la forma de volumen de control permanece fija”. Por ejemplo, para estudiar el flujo a través de una boquilla, podría escogerse como volumen de control el interior de la boquilla, como se muestra en la figura 10.

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