TALLER TERCER CORTE – MECÁNICA DE FLUIDOS 2021-1

TALLER TERCER CORTE – MECÁNICA DE FLUIDOS 2021-1

Un flujo de agua a 20°C se conduce por una tubería de acero de 2” de diámetro nominal. El manómetro en U colocado en las bridas a ambos lados de una platina de orificio indica una pérdida de carga de 0,54 m.

1. ¿Cuál es el diámetro del orificio?
2. ¿Cuál es la perdida permanente de carga?

SOLUCIÓN

PARTE A

Para agua a 20°C la densidad correspondiente es de  y una viscosidad dinámica de [pic 1][pic 2]

[pic 3]

[pic 4][pic 5]

Para Reynolds mayores a 30,000 el coeficiente de orificio  es constante, independiente de β que corresponde a la relación entre el diámetro del orificio  y el diámetro de la tubería  e igual a 0.61, por tanto, asumiremos inicialmente dicho valor. A partir de la ecuación (1) determinamos  y omitiremos el término [pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

Determinaremos el valor numérico para el término [pic 14]

[pic 15]

La tubería seleccionada fue cédula 40 y para el diámetro nominal especificado de 2”, el diámetro interno es de 52.5 mm (0.0525 m)

[pic 16]

Asumimos un caudal de  [pic 17]

Por tanto:

[pic 18]

[pic 19]

A partir de este valor determinamos el diámetro:

[pic 20]

Calculamos a partir del área la velocidad a través del orificio.

[pic 21]

Calculamos el número de Reynolds

[pic 22]

Calculamos el parámetro beta

[pic 23]

Recalculamos el coeficiente de descarga

[pic 24][pic 25][pic 26]

Podemos observar un valor aproximado de 0.625

Recalculamos nuevamente el diámetro del orificio.

[pic 27]

[pic 28]

A partir de este valor determinamos el diámetro:

[pic 29]

Calculamos a partir del área la velocidad a través del orificio.

[pic 30]

Calculamos el número de Reynolds

[pic 31]

Calculamos el parámetro beta

[pic 32]

Dado que el Reynolds y la beta no cambiaron significativamente como para determinar con precisión un nuevo coeficiente de descarga, conservamos este último valor de diámetro determinado.

PARTE B

[pic 33]

[pic 34]

...