Laboratorio de Fluidos

INFORME Nº 013 – G3 – UPLA – 12 DE LA UEC LABORATORIO DE MEC. DE FLUIDOS E HIDRAULICA

1. DATOS GENERALES 1.1. Tema: DESCARGA LIBRE POR ORIFICIO.1.2. Fecha:

FECHA DEL ENSAYO : 27 DE NOVIEMBRE DE 2012.FECHA DE ENTREGA DEL INFORME : 04 DE DICIEMBRE DE 2012.

1.3. Lugar:Departamento : JunínProvincia : HuancayoDistrito : HuancayoLugar : Facultad de Ingeniería – Giráldez.Anexo : Laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica.

1.4. Participante: ANAYA ROJAS Juan Abel1.5. Modulo:

FME – 042. OBJETIVO

DETERMINAR EL COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN, COEFICIENTE DE VELOCIDAD, Y COEFICIENTE DE GASTO Ó CAUDAL PARA LA TOBERA DE PARED DELGADA TIPO DIAFRAGMA.

3. EQUIPOS Y/O MATERIALES Equipo de Descargas por Orificio– FME 04.

Anaya Rojas, Juan Abel Página 1

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Banco Hidraúlico - FME 00

Cronómetro

Jarra graduada en mililitros.

Anaya Rojas, Juan Abel Página 2

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Tobera tipo Diafragma.

4. PROCEDIMIENTO 4.1. El equipo de descarga por orificio (FME - 04), se instaló sobre el banco hidráulico.4.2. Se enciende el banco hidraúlico.4.3. Se gradúa a un caudal constante del flujo en el equipo FME - 044.4. Primero se selecciona el tipo de tobera (en nuestro caso tobera tipo diafragma), después se

procede a medir el caudal del flujo con la ayuda de una jarra graduada y un cronómetro.4.5. Luego se procede a dar lectura las alturas de tubo piezométrico y del tubo pitot.4.6. Con la ayuda de una cuchilla (en forma de estilete), se procede a medir el diametro contraido de

la vena de agua.4.7. En el presente ensayo se repitió cinco veces los pasos 4.4 hasta 4.6. Pero con distintas

graduaciones del caudal del fluido.

5. TABLA DE REGISTROS 5.1. TABLA N° 01: En esta tabla se registraron los volúmenes, el tiempo, la altura del tubo

piezométrico, la altura del tubo pitot, y el diámetro contraido.

Di(mm) 13

N°

VOLÚMEN (lt) TIEMPO (s) H (mm) H'(mm) Dc (mm)

1 1.000 4.0 164 158 11.0102 0.975 3.6 195 167 10.4703 0.960 3.4 242 233 10.1954 0.925 3.1 252 245 10.0405 0.975 3.2 253 245 11.360

6. TABLA DE DATOS PROCESADOS

6.1. CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE CONTRACCIÓN, DE VELOCIDAD, Y DE GASTO Ó CAUDAL.

N°

VOLÚMEN (m3)

TIEMPO (s) H (m) H'(m)

Dc (mm) ∆H (m)

Q (m3/s) Cc Cv Cq

1 1.00E-03 4.0 0.164 0.158 11.010 0.006 2.50E-04 0.717 0.191 0.1372 9.75E-04 3.6 0.195 0.167 10.470 0.028 2.71E-04 0.649 0.379 0.246

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3 9.60E-04 3.4 0.242 0.233 10.195 0.009 2.82E-04 0.615 0.193 0.1194 9.25E-04 3.1 0.252 0.245 10.040 0.007 2.98E-04 0.596 0.167 0.0995 9.75E-04 3.2 0.253 0.245 11.360 0.008 3.05E-04 0.764 0.178 0.136

Cuadro resumido de calculos:

N°

Q (m3/s) Cc Cv Cq Log Q Log Cc Log Cv Log Cq

1 2.50E-04 0.717 0.191 0.137 -3.6021 -0.1443 -0.7183 -0.86272 2.71E-04 0.649 0.379 0.246 -3.5673 -0.1880 -0.4214 -0.60943 2.82E-04 0.615 0.193 0.119 -3.5492 -0.2111 -0.7148 -0.92594 2.98E-04 0.596 0.167 0.099 -3.5252 -0.2244 -0.7782 -1.00265 3.05E-04 0.764 0.178 0.136 -3.5161 -0.1171 -0.7500 -0.8671

GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN VS EL CAUDAL:

2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-040.55

0.59

0.63

0.67

0.71

0.75

Cc vs Q

Caudal - Q m3/s

Coefi

cient

e de

Con

trac

ción

Cc

Anaya Rojas, Juan Abel Página 4

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GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE VELOCIDAD VS EL CAUDAL:

2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-040.15

0.16

0.17

0.18

0.19

0.20

Cv vs Q

Caudal - Q (m3/s)

Coefi

cient

e de

Vel

ocid

adCv

GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE GASTO Ó CAUDAL VS EL CAUDAL:

2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-040.09

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

Cq vs Q

Caudal - Q (m3/s)

Coefi

cient

e de

Gas

toCq

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CONCLUSIONES

El flujo de un fluido a través de un conducto recto de sección constante puede alcanzar la condición de completamente desarrollado. En el caso de conductos circulares, esta condición implica que existe una única componente de la velocidad en la dirección del eje del conducto y que no depende de la coordenada en esa dirección.

Como consecuencia del perfil de velocidades descrito, el campo de presiones presenta una variación lineal con la coordenada según la dirección del eje del conducto.

El coeficiente de pérdidas es un parámetro adimensional que en principio dependerá de la relación de áreas, del número de Reynolds y de la rugosidad relativa de la tubería.

En el ensayo se da la existencia de una presión atmosférica en la entrada y salida. Cualquier fluido que escurra a través de un orificio que tenga una pared delgada

presenta las siguientes características: conforme la corriente sale del orificio, gradualmente se contrae para formar un chorro cuya área de sección transversal es menor que la del orificio.  Esto se debe al hecho de que las partículas separadas, estando próximas a la pared interior, tienen un movimiento a lo largo de esa pared hacia el orificio, que no puede cambiarse bruscamente en dirección a la arista de éste.

RECOMENDACIONES

Para el ensayo se recomienda considerar una densidad constante del fluido. Se recomienda considerar que se conoce la presión en un punto de la tobera por

ejemplo en la garganta. Para nuestro caso se tuvo algunas deficiencias al comienzo del ensayo debido al

deterioro del banco de descarga por orificios de donde se recomienda revisar el ajuste de la parte inferior del banco.

Es recomendable analizar si se da la existencia de fuerzas o presiones en el ensayo y en que magnitud influye para casos de donde se requiera la precisión del ensayo.

Para el ensayo se recomienda considera la relación de Reynolds y rigurosidad relativa de la tubería.

f = f (Re,ε D)

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