descarga libre por orificios

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES 2012

CORRECCIONINFORME N°4

I.- DATOS GENERALES

1.1 TEMA : DESCARGA LIBRE POR ORIFICIOS

1.2 FECHA : 27 de Noviembre 2012

1.3 LUGAR : Laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica-Facultad de Ingeniería

Civil- Giráldez.

1.4 PARTICIPANTE(S) :

CAMPOS SOLIS, Eleana SOLIS MONTALVAN, Edison

II.-OBJETIVO

Determinar los coeficientes de contracción, de velocidad, de gasto o caudal, de descarga.

III.- EQUIPOS Y/O MATERIALES

MODULO : Equipo FME04 Banco Hidráulico Cronometro Probeta


IV.-PROCEDIMIENTO

Paso N° 1: Montar el aparato encima del canal del banco hidráulico y nivelarlo para que quede horizontal.

Paso N° 2: Conecte el tubo de entrada al aparato, mediante un conducto flexible, a la boquilla de salida de impulsión del banco hidráulico. El aparato debe quedar dispuesto para descargar directamente en el canal. El derrame que puede producirse a través del rebosadero se debe conducir a desaguar en el aliviadero del tanque volumétrico.

Paso N° 3: Colocar la boquilla tobera de pared delgada tipo diafragma.

Paso N° 4: Introducir agua en el depósito para llenarlo hasta el nivel superior del tubo del rebosadero. Regular el caudal admitido para que exista una pequeña descarga a través del rebosadero, asegurando así la constancia del nivel del agua en el depósito mientras se efectúen las mediciones.

Paso N° 5: Se varía el caudal de agua y determine para cada caso el coeficiente de gasto.

Paso N° 6: Realizar los mismos pasos cambiando el tipo de tobera a utilizar (paso 3).

V.- TABLA DE REGISTRO DE DATOS

5.1.- TOBERA DE PARED DELGADA TIPO DIAFRAGMA

N° Tiempo Volumen Caudal(Q) Piezometro Pitot Velocidad Diametro critico Diametro del orificio(seg) (litros) lit/seg Teorico(H´) Real(Hc) m/s Dc(mm) Do(mm)

1 3.82 0.95 0.249 137 133 0.00192 4.05 1.05 0.259 171 178 0.00203 5.07 0.90 0.178 240 235 0.0013

13.0010.22

5.2.- TOBERA DE PARED DELGADA TIPO VENTURI

N° Tiempo Volumen Caudal(Q) Piezometro Pitot Velocidad Diametro critico Diametro del orificio(seg) (litros) lit/seg Teorico(H´) Real(Hc) m/s Dc Do(mm)

1 6.14 1.05 0.171 128 124 0.00132 4.44 0.95 0.214 239 231 0.00163 4.28 0.97 0.227 277 259 0.0017

10.00 13.00


5.3.- TOBERA DE PARED DELGADA TIPO COLOIDAL


1 3.27 0.775 0.237 118 114 0.00182 3.42 0.910 0.266 204 199 0.00203 2.40 0.825 0.344 259 252 0.0026

13.0011.38

5.4.- TOBERA DE PARED GRUESA TIPO CILINDRICA


1 3.51 0.850 0.242 149 143 0.00182 2.90 0.924 0.319 207 197 0.00243 2.52 0.915 0.363 268 258 0.0027

13.0012.25

5.5.- TOBERA DE PARED GRUESA TIPO VENTURI


1 4.31 1 0.232 123 117 0.000472 3.00 0.9 0.300 200 192 0.000613 2.37 0.815 0.344 279 268 0.00070

25.0014.06


VI.- TABLA DE DATOS PROCESADOS


N° Caudal(Q) Piezometro Pitot Velocidad Diametro critico Diametro del orificio Coefic.de Contraccion Coef. De Velocidad Coef. De gasto Area criticalit/seg Teorico(H´) Real(Hc) m/s Dc(mm) Do(mm) Cc Cv Cg Ac(m2)

1 0.249 137 133 0.0019 0.98529 0.608948582 0.259 171 178 0.0020 1.02026 0.630560893 0.178 240 235 0.0013 0.98953 0.61156609

13.00 0.61803787 0.132732610.22


N° Caudal(Q) Piezometro Pitot Velocidad Diametro critico Diametro del orificio Coefic.de Contraccion Coef. De Velocidad Coef. De gasto Area criticalit/seg Teorico(H´) Real(Hc) m/s Dc Do(mm) Cc Cv Cg Ac(m2)

1 0.171 128 124 0.0013 0.98425 0.582397032 0.214 239 231 0.0016 0.98312 0.581728493 0.227 277 259 0.0017 0.96696 0.57216764

10.00 13.00 0.13273260.591715976



1 0.237 118 114 0.0018 0.98290 0.753198142 0.266 204 199 0.0020 0.98767 0.756849063 0.344 259 252 0.0026 0.98639 0.75587191

13.00 0.13273260.76629822511.38




1 0.242 149 143 0.0018 0.97966 0.869882032 0.319 207 197 0.0024 0.97555 0.866230383 0.363 268 258 0.0027 0.98117 0.87122018

0.88794378713.00 0.132732612.25



1 0.232 123 117 0.00047 0.97530 0.308482832 0.300 200 192 0.00061 0.97980 0.309903333 0.344 279 268 0.00070 0.98009 0.30999588

0.3162937625.00 0.49087514.06


VII.- GRAFICOS Y/O RESULTADOS


N° Coef. De Velocidad Coef. De gasto Area criticaCv Cg Ac(m2)

1 0.98529 0.608948582 1.02026 0.630560893 0.98953 0.61156609

0.1327326



1 0.98425 0.582397032 0.98312 0.581728493 0.96696 0.57216764

0.1327326



1 0.98290 0.753198142 0.98767 0.756849063 0.98639 0.75587191

0.1327326



1 0.97966 0.869882032 0.97555 0.866230383 0.98117 0.87122018

0.1327326



1 0.97530 0.308482832 0.97980 0.309903333 0.98009 0.30999588

0.490875

Coef.veloc.


Las toberas de pared delgada tipo Venturi, diafragma, coloidal tienen un coeficiente de velocidad menor a la unidad, velocidad de flujo mayor que las toberas de pared gruesa y un coeficiente de contracción parecidas.

Las toberas de pared gruesa tipo cilíndrica y Venturi, los caudales son menores que los de pared delgada, y velocidades de flujo menor esto es debido al diámetro mayor que tiene la tobera de pared gruesa tipo Venturi.

CUESTIONARIO

1.-Si en la representación grafica de Q=Cu(h1/2) se obtiene una línea que parece no pasar por el origen, ¿Qué razones posibles lo justifican?¿como se vera afectado el valor de Cg?

No pasa por el origen debido a qué el coeficiente de gasto no llega a ser cero siempre es mayor que cero pero menor que la unidad, si Cg en un momento llegaría a ser cero es que no habría gasto cosa que no ocurre en la práctica.

2.- Se ha supuesto que el deposito es lo suficientemente grande como para despreciar la velocidad de llegada de la corriente a la superficie libre del liquido en el deposito ¿Esta esto justificado?

Si estaría justificado debido a que la velocidad de llegada de la corriente a la superficie del líquido en el depósito la tomaríamos como un valor que tiende a cero y que tiene una intervención insignificante y que no afecta en los cálculos.

Si el área de la sección transversal del deposito es de 4,12 x10-2m2¿Cuál es la velocidad de llegada del liquido a la superficie libre cuando el caudal de salida por el orificio es 1,97 x 10 -4 m3/s.¿ a que altura cinética equivale?

Según los cálculos equivale a una velocidad de 4.78x10-3 m/s y a una altura cinética de 2.1x10-2 m

3.-Suponiendo que no sea posible medir el diámetro de la sección contraída, pero que pueda medirse el de una sección de la vena situada a cierta distancia por debajo de aquella, estimar los efectos de efectuar dicha medición en un plano situado a 25 mm del plano que contiene a la sección contraída.

Los efectos serán los siguientes:

Diámetro estimado

Velocidad del flujo estimado

Coeficiente de contracción estimado


No tendremos datos reales.

Complete con los resultados obtenidos la siguiente tabla para cada una de las boquillas suministradas con el equipo.

TOBERA DE PARED DELGADA TIPO DIAFRAGMA

N° Tiempo Volumen Caudal(Q) Diametro del orificioCoef. De gasto Area critica(seg) (litros) lit/seg Do(mm) Cg Ac(m2)

1 3.82 0.95 0.249 0.608948582 4.05 1.05 0.259 0.630560893 5.07 0.90 0.178 0.61156609

13.00 0.1327326

TOBERA DE PARED DELGADA TIPO VENTURI


1 6.14 1.05 0.171 0.582397032 4.44 0.95 0.214 0.581728493 4.28 0.97 0.227 0.57216764

13.00 0.1327326

TOBERA DE PARED DELGADA TIPO COLOIDAL


1 3.27 0.775 0.237 0.753198142 3.42 0.910 0.266 0.756849063 2.40 0.825 0.344 0.75587191

13.00 0.1327326

TOBERA DE PARED GRUESA TIPO CILINDRICA


1 3.51 0.850 0.242 0.869882032 2.90 0.924 0.319 0.866230383 2.52 0.915 0.363 0.87122018

13.00 0.1327326

TOBERA DE PARED GRUESA TIPO VENTURI


1 4.31 1 0.232 0.308482832 3.00 0.9 0.300 0.309903333 2.37 0.815 0.344 0.30999588

25.00 0.490875


4.- ¿Confirman estas experiencias las afirmaciones teóricas? ¿Porque?

Si confirman las afirmaciones, porque, tenemos datos reales que se ajustan a las normas teóricas, como se pueden observan en los cuadros anteriores expuestas.

5.-Para el mismo valor de la altura de carga que en la práctica anterior. ¿Se ha mejorado, con la incorporación de estas boquillas, el coeficiente de gasto (Cg)? ¿En quéporcentaje? Si existen discrepancias ¿qué razones puede argumentarse?

El coeficiente de gasto se va mejorando cada vez que se cambia de tobera en la práctica.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

Alumna: CAMPOS SOLIS, ELEANA

1.-Es necesario introducir un coeficiente de corrección, o coeficiente de velocidad porque cada

partícula al atravesar la sección contraída, tendría velocidad idéntica al de la caída libre, desde

la superficie libre del depósito, en la cual la velocidad no es la verdadera.

2.- Es importante conocer el tipo de régimen de un fluido en movimiento ya queesto nos permite

estudiarlo detalladamente definiéndolo en forma cuantitativa. Para conocerel tipo de flujo en

forma cuantitativa se debe tener en cuenta el número de Reynolds.Esteanálisis es importante

en los casos donde el fluido debe ser transportado de un lugar a otro.

3.-Se debeconocer la Velocidad Real, debido a que si estudiamos las características del

movimiento de las partículas del fluido una vez que abandona el recipiente, estas empiezan a

ganar o perder velocidad muy diferente a una calculada o sumida.

4.- Se concluye que existe una regresión entre el coeficiente de contracción y el de descarga, es

por ello que al coeficiente de contracción se le tiene que multiplicar el de velocidad para poder

asemejar al coeficiente de descarga.

5.-Se aplicable para hacer uso del agua, generalmente se requiere almacenarla en depósitos de tal

manera que podamos extraer la cantidad que necesitemos y en el momento que deseemos,

por lo que para poder hacerlo, se provee al depósito de dispositivos que nos permitan lograr su

extracción de manera adecuada, ya sea por medio de conectar una tubería o conducto cerrado

al depósito o por medio de un orificio en una pared o el fondo de éste.


RECOMENDACIONES

1.- Se recomienda que el ingeniero debe elegir un tipo de tobera teniendo en cuenta las perdidas y el costo.

2.- Tener conocimiento que el coeficiente de velocidad no debe ser mayor que la unidad, si supera la unidad hubo error humano y/o de máquina.

3.- Se recomienda la tobera de pared delgada tipo diafragma debido a que tiene mayor caudal en un menor tiempo de descarga.

4.-Se recomienda utilizar la tobera de pared gruesa tipo cilíndrica porque tiene mayor coeficiente de velocidad que la tobera de pared gruesa tipo Venturi.

5.-Se recomienda que el ingeniero debe de escoger una tobera que cumpla con los requisitos que demanda un trabajo específico, que tenga mayor caudal en menor tiempo y un coeficiente de velocidad cerca a la unidad.

CONCLUSIONES

Alumno: SOLIS MONTALVAN, Edison

1.-El ingeniero debe tener en cuenta que no existen valores teóricos para los coeficientes de pérdida de carga, de coeficientes de contracción tan solo se puede obtener experimentalmente.

2.-La pérdida de carga total en el experimento es pequeño por tal caso no influye en la disminución del caudal.

3.-Los valores de Cg varían de acuerdo al tamaño del orificio de la tobera y de la altura de carga.

4.-Se concluye que la tobera tipo Venturi es la más exacta teniendo una mínima perdida de presión permanente por tal caso da datos más confiables y exactos.

5.- En la vecindad del orificio, el fluido se acelera hacia el centro del hueco, así que cuando el chorro emerge este sufre una reducción de área debido a la curvatura de las líneas de corriente


RECOMENDACIONES

1.-Tener en cuenta que la descarga de fluidos a través de sistemas de procesos industriales es necesario tomar la medición correcta y exacta del volumen de líquido que se envasa en un tiempo determinado. Es decir, la medición del caudal real que pasa por el orificio de descarga.

2.-El caudal teórico es aquel que relaciona el área del recipiente y la velocidad que tiene el fluido para un instante dado. Generalmente el caudal real se reduce en un 60% del caudal teórico y esa relación da origen al llamado coeficiente de descarga de un orificio.

3.-Se debe tener en cuenta que la tobera de pared gruesa tipo Venturi por tener el diámetro mayor da caudales menores debido a que la presión es menor.

4.-Se recomienda utilizar toberas de diámetros pequeños para tener grandes caudales debido a que habrá mayor presión del flujo, esto tiene que estar relacionado con la altura del sistema a trabar en la práctica.

5.-Se recomienda utilizar toberas de pared delgada para flujos compresibles.

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