UNIVERSIDAD UNIVERSIDA D SAN IGNACIO DE LOYOLA INFORME DE LABORATORIO LABORATORIO 6: EVACUACIÓN DESDE ORIFICIOS CON DESNIVEL ENTRE SUPERFICIE LIBRE Y FONDO DE RECIPIENTE CONSTANTE
LABORATORIO 7: EVACUACIÓN DESDE ORIFICIOS: DETERMINACIÓN DE COEFICIENTES EN ORIFICIOS.
LABORATORIO 8: TANQUE CON VERTEDEROS RECTANGULAR Y TRIANGULAR.
CURSO: MECANICA DE FLUIDOS PROFESOR: PEREZ CAMPOMANES, GIOVENE BLOQUE: FC-PRE7CIV06D2M INTEGRANTES:
CODIGO
AMPUDIA ROQUE, JHEILY GIANELY
1412281
JAIME CARHUACUSMA, JOSE MANUEL
1210655
VELASQUE GUILLEN, LUIS ERASMO
1321382
YARIHUAMAN SOLIS, ROGEL OLGER
1321107
USIL-2017-II
EVACUACIÓN DESDE ORIFICIOS CON DESNIVEL ENTRE SUPERFICIE LIBRE Y FONDO DE RECIPIENTE CONSTANTE I.
OBJETIVOS
Verificación del teorema de Torricelli en la evacuación a través de orificios de diferentes diámetros; debajo del desnivel entre superficie libre y fondo del recipiente constante.
II.
Comparar los caudales experimentales y teóricos.
Graficar Q exp vs H.
MARCO TEÓRICO
Teorema de Torricelli El teorema de Torricelli es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio bajo la acción de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio. La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio; se puede calcular la velocidad de la salida de un líquido por un orificio.
F igura 1: Esquema del dispositivo experimental
Aplicando el teorema de Bernoulli en los puntos 1 y 2, del diagrama ilustrado en la Figura, podemos escribir la siguiente expresión:
Luego se tendrá en cuenta:
a. El coeficiente de corrección (cc): Es la relación entre el caudal teorico y el caudal experimental de un flujo de agua que pasa por un determinado orificio. (B. Vázquez, 2014)
= . = .. √ 2 = . √ III.
MARCO METODOLÓGICO
Procedimiento. El procedimiento experimental para cada uno de los orificios es el mismo, y se describe a continuación. Al comenzar a trabajar en las instalaciones para descarga a través de orificios, el nivel de agua estará por debajo del aparato donde se calibraran los orificios. Una vez que se coloque el primer orificio, en su parte inferior se colocará una membrana de goma, en ese momento se deberá hacer andar la bomba. Y después se seguirá los siguientes procedimientos:
1. Abrir la salida de agua del banco hidráulico. 2. Colocar el diámetro requerido de la salida del chorro, en nuestro caso nuestros diámetros fueron de 5mm y 8mm.
3. Dejar que es agua se llene a una altura (H), requerido y apuntar su valor de H.
4. Con el valor obtenido de H, pasamos a determinar el caudal (Q). 5. Seguimos el mismo procedimiento 3 y 4, para cuantos valores necesitemos en nuestro ensayo y para cada diámetro.
6. Con los datos obtenidos determinamos el caudal real (Q real) y seguidamente hallamos el caudal teórico (Q teórico) haciendo uso de la herramienta del Excel. 7.
Finalmente realizamos la comparación entre (Q real) y (Q teórico) en una gráfica y analizamos la variación entre ellos.
IV.
DATOS Y CALCULOS
1. Primer ensayo diámetro de 8 mm Diametro (m)
0.008
Area(m2)
5.02656E-05
Gravedad(m/s2)
9.81
Φ=8mm
Medición 1
Medición 2
Medición 3
Medición 4
Medición 5
H(m)
0.289
0.322
0.358
0.388
0.421
h(m) Q exp. (m/s3)
0.164
0.17
0.175
0.177
0.181
0.00013
0.000135
0.000142
0.000145
0.00015
Q teórico
0.000120
0.000126
0.000133
0.000139
0.000145
coef. de corrección
0.9207
0.9359
0.9404
0.9565
0.9631
Tabla 1: Datos obtenidos en el experimento y los caudales para 8mm
Grafica de la comparación de la curva experimental y teórico.
Q - φ8mm 0.00016 y = 0.0002x + 9E-05 R² = 0.9953
0.00015
y = 0.0002x + 7E-05 R² = 0.9992
0.00014 ) g e s / 0.00013 3 m ( Q
Q experimental Q teórico Linear (Q experimental )
0.00012
Linear (Q teórico) 0.00011
0.0001 0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
H(m)
Grafico 1: grafico de dispersión caudal teórica y experimental para 8 mm
2. Segundo ensayo: diámetro de 5 mm Diámetro (m)
0.005
Área(m2)
1.96E-05
Gravedad(m/s2)
9.81
Φ=5mm
Medición 1
Medición 2
Medición 3
Medición 4
Medición 5
H(m)
0.376
0.415
0.458
0.510
0.548
h(m) Q exp. (m/s3)
0.102
0.102
0.109
0.113
0.116
5.33E-05
5.83E-05
6.67E-05
0.00007
0.000075
Q teórico
5.33E-05
5.61E-05
5.89E-05
6.21E-05
6.44E-05
coef. De corrección
0.9999
0.9605
0.8829
0.8873
0.8584
Tabla 2: Datos obtenidos en el experimento y los caudales para 5mm
Grafica de la comparación de la curva experimental y teórico.
Q - φ5mm 0.00008 y = 0.0001x + 7E-06 R² = 0.976
0.000075 0.00007
y = 6E-05x + 3E-05 R² = 0.9993
) g 0.000065 e s / 3 m ( 0.00006 Q
Q experimental Q teórico Linear (Q experimental)
0.000055
Linear (Q teórico)
0.00005 0.000045 0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
H(m)
Grafico 2: grafico de dispersión caudal teórica y experimental para 8
RESULTADOS
En la Grafica 1 y 2, se observa la relación entre los caudales obtenidos experimentalmente y teórico con las diferencias de altur as calculadas.
Se puede ver que es una gráfica con tendencia lineal, y además se presenta poca dispersión en los valores que se relacionan.
VI.
los coeficientes de corrección se muestran en las tablas 1 y 2.
CONCLUSIONES
El coeficiente calculado (Cc) sirve como factor de corrección del caudal medido para tomar en cuenta las pérdidas de energía presentes dado que el caudal calculado de esta manera no es el caudal real, ya que no contempla las pérdidas de energía existentes en el dispositivo.
Para poder apreciar mejor la curva de Q experimental no tenemos en cuenta los puntos que salen de la curva, que en el caso 1 (8mm de diámetro) es un punto y en el caso 2 (diámetro 5mm) son dos puntos. Para el caudal teórico (Q) los datos si salieron como se esperaba
Podemos inferir que tenemos variaciones de presión, estás se deben debido a que por la ecuación de continuidad Q=A*V a medida que el caudal disminuye la velocidad aumenta y el área disminuye, y como la Presión= F/A y si el área disminuye como es una relación inversa la presión aumenta considerablemente.
Se puede diferencia como la gráfica del teórico con el experimental no son similares. Esto se puede deber debido a que en el laboratorio hubo margen de error al momento de leerlo.
VII.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
Hidráulica, B. Nekrasov, Ed. Mir Moscú 1968. Mecánica de los Fluidos - Victor L. Streeter - Mc Graw-Hill México 1970 Introducción a la mecánica de fluidos – D. F. Young, B.R. Munson and T. H. Okiishi Holman, J.P., “Experimental Methods for Engineers”; Mc Graw-Hill.
Mataix, C., “Mecánica de fluidos y Máquinas Hidráulicas”, HARLA.
Streeter, V., “Mecánica de los fluidos”, Mc Graw-Hill.
