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¨DESCARGA POR ORIFICIO DE FONDO¨ LABORATORIO DE FLUIDOS
INFORME
Dirigido a la Ing. : HUATUCO GONZALES, Mario docente del curso
Informe realizado por : TRILLO PEREZ, Wilian Alfredo
CURSO : LABORATORIO DE FLUIDOS
TEMA : DESCARGA POR ORIFICIO
Fecha de presentación : miércoles 13 de marzo del 2013
Jefe Laboratorio: Ing. Mario HUATUCO GONZALES Página 1
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INTRODUCCIÓN
El presente documento describe el procedimiento, cálculos y resultados obtenidos en el
ensayo: DESCARGA POR ORIFICIO DE FONDO; realizado el 6 de Marzo en el
laboratorio de fluidos de la Universidad Peruana los Andes
Asimilamos a una tubería por donde circula agua, y que dentro de dicha tubería posee
una placa con un orificio de 13mm colocado en forma concéntrica, entonces ésta provoca
que el flujo se contraiga bruscamente conforme se aproxima al orificio. La corriente que
fluye a través del orificio forma una vena contracta y la rápida velocidad del flujo resulta
en una disminución de presión aguas abajo del orificio.
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OBJETIVOS
Experimentar y aprender en qué consiste el ensayo de la descarga del agua por
un orificio de fondo.
Analizar en qué consiste la altura dinámica y con que se puede medir.
Analizar en qué consiste la altura estática y con que se puede medir.
Determinar las velocidades reales y teóricas como también caudales teóricas y
reales.
Analizar la influencia del diámetro del orificio en coeficientes de velocidad,
contracción y descarga.
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1. MARCO TEÓRICO
Tubo piezométrico:
Se utiliza para medir las presiones estáticas moderadas de un flujo que circula
dentro de una tubería. El instrumental está compuesto por un tubo transparente de
diámetro pequeño que se conecta a una tubería por medio de un niple, mientras
su otro extremo se encuentra abierto a la atmósfera. La altura que alcance la
columna del líquido dentro del tubo, multiplicada por el peso específico del fluido,
determinará la presión en la tubería en el punto de contacto en el que se instaló el
piezómetro.
Temperatura (T):
Es un parámetro que se puede relacionar con la actividad molecular que resulta
de la transferencia de calor.
Orificio:
La ecuación general de los orificios de pared delgada es:
Q= (Cd ) ¿
Donde
H 0 = Es la profundidad a la cual se encuentra el punto medio del
orificio
P0 = Presión atmosférica
V 0 = Velocidad de llegada del fluido al orificio
Cd = Coeficiente de gasto o descarga
Coeficientes de gasto, velocidad y contracción:
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Cd = Cc Cv
Donde:
Cd = coeficiente de gasto o de descarga
Cv = coeficiente de velocidad
Cc = coeficiente de contracción
Estos tres valores dependen directamente del número de Reynolds y consideran
las pérdidas producidas en su trayectoria y la contracción del chorro de agua. La
magnitud de cada uno de los coeficientes anteriores pueden determinarse
mediante la gráfica siguiente:
2. ENSAYO
2.1. Materiales y Equipos:
A) Equipo de descarga por orificio:
Es un tanque cilíndrico de vidrio transparente con un orificio instalado en la
base; el equipo tiene las siguientes características:
Un Orificio estándar de 13 mm de diámetro.
Dos Piezómetros para que permite medir las siguientes alturas: Altura
del Nivel del Líquido o Altura Estática (HO) y Altura de Contracción del
chorro o Altura Dinámica (HC) después de la salida por el orificio
respectivamente.
Mecanismo de recorrido o Nonio: husillo con tuerca de ajuste calibrada
a 0,1 mm por división.
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Equipo de descarga
2.2. Procedimiento Experimental:
1ro. Se encendió la motobomba y maniobrando la válvula de alimentación se
llenó el interior del tanque hasta una cierta altura, mientras por el orificio
hay una velocidad de descarga constante.
2do. Se medió la altura dinámica o altura de contracción (Hc) con el Tubo de
Pitot
3ro. Se medió la altura estática o altura del nivel del liquido (HO) con el Tubo
de Pitot
4to. Se realizaron ocho mediciones mas con los pasos dos y tres, para cada
medición se fueron disminuyendo el caudal con una velocidad de
descarga constante.
5to. Una vez finalizado el registro de datos, accionamos el interruptor de la
Motobomba para Apagarlo.
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3. Cálculos
3.1. Formulas a utilizar:
Coeficiente de contracción
Cv=√ ∆hch Vreal=√2 g∆h
Vteorico=√2gh
Coeficiente de contracción
Cc=
π∗Dc ²4
π∗Do ²4
Cc=Dc ²Do ²
Coeficiente de contracción
Cd= Ac∗VrealAo∗Vteorico
Cd=
Dc ²Do ²
∗√∆hc
√h
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3.2. Parámetros:
T⁰ = 15⁰C
υ = 1.141x10−6 m2/s
D = 0.013 m
g = 9.81 m/s2
Donde:
V = Velocidad de salidad del agua en el equipo (m/s)
D = Diametro del orificio de salida (m)
g = Gravedad (m/s2)
υ = Viscocidad Cinematica del agua (m2/s)
T⁰ = Temperatura (⁰C)
h = Pérdida de energia (m)
Hc = Altura de contraccion o altura dinamica (m)
Ho = Altura de nivel de agua o altura estatica (m)
4. Datos obtenidos
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5. CONCLUSIONES
Se concluye que el orificio del tipo divergente genera mayor perdida por lo tanto
tiene consigo menor descarga.
V real (m/s)DIVERGENTE 0.5943DIVER.CONVERG. 0.7672COLOIDAL 0.3706CILINDRICA 1.0940ELICOIDAL 0.3132
Por otra parte también se observó de que el orificio del tipo cilíndrica tiene la
mayor velocidad y esto genera mayor caudal.
Q real (m3/s)DIVERGENTE 0.00005648DIVER.CONVERG. 0.00008677COLOIDAL 0.00004191CILINDRICA 0.00010971ELICOIDAL 0.00005535
También se pudo concluir que el Cv es directamente proporcional al Cd mas no al
Cc.
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6. RECOMENDACIONES
Se recomienda que para orificios de este tipo no es recomendable por la parte del
ingreso del fluido genera mayor pérdida de presión pero a la salida por ser genera
mayor presión pero menor velocidad esto se debe a la forma del orifico que tiene
al ingreso y el agua no fluye de forma libre por esta parte.
Según los cálculos el orificio de forma cilíndrica se acopla más a las necesidades
para el diseño de sistemas de abastecimiento porque genera menos perdida y por
lo tanto tiene mayor caudal y velocidad.
También se recomienda que los Coeficientes de descarga más favorable es las de
la cilíndrica por tener el valor más alto solo en la descarga y en la velocidad más
no en la contracción.
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ANEXOS
Vista de los orificios en general que se usaron el cada ensayo
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