informe1 fluidos 2

7/21/2019 informe1 fluidos 2

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO

ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

INFORME DE LABORATORIO

DOCENTE:

ING.

PRESENTADO POR:

CALLAYMARA AYQUIPA RITA 100008

PRESENTACIN

MECNICA DE FLUIDOS II


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FACULTAD DE INGENIERIA CIVILMECANICA DE FLUIDOS II

El presente trabajo est presentado para la formacin de los estudiantes de ingeniera

civil, adems para las personas interesadas en conocer ste fenmeno adems de sus

diferentes aplicaciones de la MECNC! "E #$%"&'( Este tema es de muc)a

importancia por*ue gracias al entendimiento de este fenmeno podemos dise+ar

construir obras en los *ue se re*uiera del conocimiento de ste tema(

En este informe le presentamos la manera ms sencilla de entender e interpretar los

datos obtenidos en el laboratorio de -DESCARGA A TRAVS DE UN

ORIFICIO, adems de como calcular dar solucin a los diferentes problemas *ue

se plantearon(

"eseamos *ue encuentre agradable el presente informe sepa pasar por alto los

errores cometidos puesto *ue recin nos estamos encaminando en el campo de la

ingeniera(

'us !lumnos(

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INFORME DE LABORATORIO

DESCARGA A TRAVS DE UN ORIFICIO

1. OBJETIVOS.

!plicar la ecuacin de .ernoulli, a la descarga de un tan*ue a travs de un orificio(

"efinir los siguientes trminos: lneas de corriente, coeficiente de descarga / Cd

0, coeficiente de contraccin / CC 0 coeficiente de velocidad / Cv 0(

!nali1ar la influencia de la altura de carga el dimetro del orificio, sobre el

coeficiente de descarga / Cd 0(

2oner de manifeto determinar las caractersticas del flujo de un l*uido a travs

de un orificio(

2. MARCO TERICO.

%na placa orificio es una placa plana con un orificio( Cuando se coloca en formaconcntrica dentro de una tubera sta provoca *ue el flujo se contraiga bruscamenteconforme se apro3ima al orificio se e3panda nuevamente aldimetro total de la tubera luego de atravesarlo( $a

corriente *ue flue a travs del orificio

forma una vena contracta la rpida velocidad delflujo resulta en una disminucin depresin aguas abajo del orificio(

Es por ello *ue en la descarga de fluidos atravs de sistemas de procesos industrialeses necesario tomar la medicin correcta

e3acta del volumen de l*uido *ue se envasaen un tiempo determinado( Es decir, lamedicin del caudal real *ue pasa por elorificio de descarga( El caudal terico es a*uel

*ue relaciona el rea del recipiente lavelocidad *ue tiene el fluido para un instante

dado( 4eneralmente el caudal real sereduce en un 567 del caudal terico esa relacin da origen alllamado coeficiente de descarga de un orificio(

El tan*ue se asume lo suficientemente grande para *ue la velocidad del fluido en estesea despreciable e3cepto para cerrar el orificio( En la vecindad del orificio, el fluido seacelera )acia el centro del )ueco, as *ue cuando el c)orro emerge este sufre unareduccin de rea debido a la curvatura de las lneas de corriente, una lnea de

corriente tpica se muestra en la #ig( 8(9 /MN0 la reduccin de rea debido a estacurvatura local puede ser completa o cerca de la mitad del dimetro del orificio al final

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de la lnea corriente /N0 en el plano del orificio, la reduccin de rea es usualmenteconocida como vena contracta( $a presin sobre la superficie del c)orro en cual*uierlado es la atmosfrica(

Considrese a)ora la cabe1a total de agua los puntos M N de una tpica lnea de

corriente, M comien1a en la superficie N comien1a en el plano de la vena contracta(

"e acuerdo con el teorema de .ernoulli la cabe1a total en el punto M es:

UM

2 g+PM

W+ZM.......................................................(1)

teorema de .ernoulli en N es:

UN

2g +PM

W+ZN...............................................(2)

!s *ue si la energa es conservada no se consideran prdidas en la cabe1a setiene:

UM

2 g+PM

W+ZM=

UN

2 g+PN

W+ZN................ ......(3)

En esta ecuacin 2M 2Nson iguales /2resin !tmosfrica0 %Mes despreciable deacuerdo a lo asumido al principio( !dems:

ZMZN=H0 .......................... ........... ................(4)

!s *ue desde las ecuaciones (3) (4) la velocidad ideal en N est dada por:

UN

2g=H

0...........................................................(5)

Este resultado se aplica a todos los puntos en el plano de la vena contracta cambiando la notacin a %Opara la velocidad ideal en el plano de la vena contracta setiene:

U02

2 g=Cd ................... .............................(6)

$a actual velocidad UC en el plano de la vena contracta ser menor *ue UO ,

ser calculada desde el tubo 2itot con la siguiente ecuacin:

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UC2

2g=HC..............................................(7)

Est claro *ue / HO

; HC

0 representa la energa perdida( $a relacin entreUC

UO se denomina coeficiente de velocidad / CV 0 desde las ecuaciones < =

obtenemos:

CV=UCUO

=HCHO

...................................................(8)

"e manera similar el coeficiente de contraccin CC es definido como la relacin del

corte transversal de la vena contracta AC el corte transversal del orificio AO :

CC=

AC

AO....................................................(9)

#inalmente, el coeficiente de descarga Cd es definido como la relacin de la actual

descarga la *ue sera si el c)orro fuese descargado a la velocidad ideal sinreduccin de rea( $a actual descarga est dada por:

Qr=UCAC..............................................(10)

si el c)orro se descarga a la velocidad ideal UO sobre el orifico de rea AO la

descarga ser Qt :

Qt=UOAO=AO2gHO ......................(11)

Entonces, desde la definicin del coeficiente de descarga:

Cd=Qr

Qt=UCACUOAO

......................................(12)

!)ora o tenemos de cantidades medidas e3perimentalmente:

Cd

= Qr

A 2gHO...................................(13)

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relacionando las ecuaciones >, ? 9@ se obtiene *ue:

Cd=CCCV

En resumen:

E !"#$%!%#&'# (# (#)!*+,* - Cd es la relacin entre el caudal real el caudal

terico de un flujo de agua *ue pasa por un determinado orificio(

E !"#$%!%#&'# (# /#"!%(*(- Cv es la relacin entre la velocidad media real en la

seccin recta del c)orro la velocidad media lineal *ue se tendra sin efectos dero1amiento(

E !"#$%!%#&'# (# !"&'+*!!%&- Cc es la relacin entre el rea de la seccin recta

contrada de un c)orro el rea del orificio por el cual pasa el fluido(

E3isten dos formas de )allar el coeficiente de descarga los denominaremos Cd1

Cd2 :

Cd1=CCCV

1d C O O OC A A H H =

Cd2=Qr

Qt

En donde:

Qr M t = A MasaB /"ensidad 3 tiempo0(

Qt=AO2gHO

. DESCRIPCIN DEL EQUIPO.

En este e3perimento se utili1aron los siguientes e*uipos:

A. FME00 B*&!" %(+34%!"

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D#)!+%5!%"&.

E*uipo para el estudio del comportamiento de los fluidos,la teora )idrulica las propiedades de la mecnica defluidos( Compuesto por un banco )idrulico mvil *ue se

utili1a para acomodar una amplia variedad de mdulos,*ue permiten al estudiante e3perimentar los problemas*ue plantea la mecnica de fluidos(

E*uipo autnomo /depsito bomba incluidos0(nnovador sistema de a)orro de agua consistente en undepsito sumidero de alta capacidad un rebosadero *uedevuelve el e3cedente de agua )a dic)o depsito( lvulade desagDe fcilmente accesible( "ispone de un depsitoescalonado /volumtrico0 para medir caudales altos

bajos, adems de una probeta de un litro de capacidadpara caudales an ms bajos(

Fubo de nivel provisto de escala *ue indica el nivel de agua del depsito superior(Caudal regulado mediante una vlvula de membrana( 2antalla amortiguadora de flujopara reducir el grado de turbulencia( Canal en la parte superior especialmentedise+ado para el acoplamiento de los mdulos, sin necesidad de usar )erramientas( Elmontaje de los distintos mdulos, sin necesidad de utili1ar )erramientas, asegura susimplicidad(

#abricado con materiales resistentes a la corrosin lo *ue garanti1a una larga vida tildel e*uipo(

.omba centrfuga(

nterruptor de puesta en marc)a de la bomba, seguridad piloto de encendido(

Cada mdulo se suministra completo es de fcil rpida cone3in al banco,ma3imi1ando as el tiempo disponible para *ue el estudiante realice su e3perimento dedemostracin o medida(

%tili1able con distintos E*uipos del rea de Mecnica de #luidos: Mdulos tipo -#MEG,E*uipo de #riccin en Fuberas -!#FG, etc(, lo *ue aumenta la rentabilidad(

E)5#!%$%!*!%").

.anco )idrulico mvil, construido en polister refor1ado con fibra de vidrio montado sobre ruedas para moverlo con facilidad(

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.omba centrfuga: 6,H8 IJ, H6; >6l(Bmin, a @6,9;9@,> m, monofsica@@6(B=6K1 o 996(B56K1(

Lodete de acero ino3idable( Capacidad del depsito sumidero: 95=

l( Canal pe*ue+o: > l( Medida de caudal: depsito

volumtrico calibrado de 6;8 l( paracaudales bajos de 6;


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enturi cilndrica(

!ltura de carga m3ima:


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251.6 7 25

251.6 "7 3

251.6 134 35

251.6 17" 4

"imetro del orificio /mm0 A 5(6

"imetro del tan*ue /mm0 A 97altura h

(mm)altura y(mm)

!"ta#$!a %(mm)

%&'(mm&') %&'h *+

251.6 5 25 "."3647

251.6 1 1 13".74562

! 4

251.6 26 15 225!".42766

3 14

251.6 44 2 415!."!25

12 176

251.6 7 25 62524!.411

75 2!

251.6 "7 3 "357.716

52 3!!

251.6 134 35 12254!6.!!3"

43 536

251.6 17" 4 16635."3

4! 716

Pgina "


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6

7

!

#$%& ' 1.12% ( 4.63

%)2*+ ,- 4/

?. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES.

A CONCLUSIONES.

Cual*uier fluido *ue pase a travs de un orificio va sufriendo ligeramente una

contraccin debido a *ue las partculas al ingresar al orificio tienen unatraectoria parablica por inercia tratan de mantener su traectoria, es poresta ra1n *ue el rea transversal del c)orro a una distancia cercana al orificio

e3terior al recipiente es menor *ue el rea transversal *ue posee el orificio(

$a velocidad terico es ligeramente maor *ue la velocidad real, este

fenmeno se produce por*ue en la vida real e3isten factores e3ternos *ueafectan al e3perimento como consecuencia de este son las prdidas decarga, las cuales se deben de tomar en cuenta para la reali1acin de obras)idrulicas *ue re*uieren solicitaciones de estos conocimientos(

$a variacin de la velocidad /terica real0 la variacin de rea /terica

contrada0 en una descarga a travs de un orificio trae como consecuencia lavariacin en el caudal terico real(

B RECOMENDACIONES.

$a lectura de la altura del tubo pie1omtrico debe de ser ligeramente maor

*ue la lectura del tubo de pitot por*ue como sabemos el tubo de pitot mide laaltura de carga dinmica es decir *ue en esta altura considera la prdida decarga mientras *ue el tubo pie1omtrico mide la altura esttica(

El tubo de pitot debe de estar colocado apro3imadamente en el centro del

c)orro por*ue el )ec)o de *ue en esta parte se considera los datos como

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promedio, caso contrario e3istira una variacin de los datos tomados conrespecto a los verdaderos(

8. PANEL FOTOGRAFICO.

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