Caracterización del flujo en placa de orificio

Abstract

[Resumen] En este trabajo se lleva a cabo la caracterización del flujo en dos placas de orificio a través de la obtención de sus curvas características y de un estudio dinámico, prestando especial atención al fenómeno de cavitación, muy perjudicial en los sistemas hidráulicos industriales debido a los efectos negativos (vibraciones, ruido y daños materiales) que provoca. La intensidad de estos es máxima justo antes del bloqueo total del flujo por lo que resulta interesante conocer el inicio de tal condición, siendo posible identificarlo fácilmente gracias a las curvas características. Además, con los datos proporcionados por la literatura acerca de la relación de presión a la que tiene lugar en diferentes dispositivos, se propone una ecuación que permita estimar la condición de flujo totalmente bloqueado para cualquier placa de orificio delgada en función de su relación de contracción. Por otro lado, gracias al estudio dinámico del flujo se puede estimar el inicio de la cavitación debido al singular comportamiento del fluido bajo este fenómeno. También es posible identificar la condición de trabajo más crítica en una placa de orificio con el fin de evitarla o proteger las zonas más propensas si no es posible.

[Resumo] Neste traballo lévase a cabo a caracterización do fluxo en dúas placas de orificio a través da obtención das súas curvas características e dun estudo dinámico, prestando especial atención ao fenómeno de cavitación, moi perxudicial nos sistemas hidráulicos industriais debido aos efectos negativos (vibracións, ruído e danos materiais) que provoca. A intensidade destos é máxima xusto antes do bloqueo total do fluxo polo que resulta interesante coñecer o inicio de tal condición, sendo posible identificalo fácilmente grazas ás curvas características. Ademais, cos datos proporcionados pola literatura acerca da relación de presión á que ten lugar en diferentes dispositivos, proponse una ecuación que permita estimar a condición de fluxo totalmente bloqueado para calquera placa de orificio delgada en función da súa relación de contracción. Por outro lado, grazas ao estudo dinámico do fluxo pódese estimar o inicio da cavitación debido ao singular comportamento do fluido baixo este fenómeno. Tamén é posible identificar a condición de traballo máis crítica nunha placa de orificio co fin de evitala ou protexer as zonas máis propensas se non é posible.

[Abstract] In this work, the flow characterisation in two orifice plates is carried out by obtaining their characteristic curves and a dynamic study, paying special attention to the cavitation phenomenon, which is very harmful in industrial hydraulic systems due to the negative effects (vibrations, noise and material damages) that it causes. The intensity of these is maximum just before the total blockage of the flow so it is interesting to know the onset of that condition, which can be easly identified in the characteristic curves. In addition, thanks to the data provided by the literatura on the pressure ratio at which it happens in different devices, an equation is proposed to estimate the totally choked flow condition for any thin orifice plate as a function of its contraction ratio. On the other hand, thanks to the dynamic study of the flow it is possible to estimate the onset of cavitation because of the unique behavior of the fluid under the influence of this phenomenon. It is also possible to identify the most critical working condition in an orifice plate in order to avoid it or to protect the most prone areas if it is not possible.