LABORATORIO DE HIDRÁULICA (FLUJO A TRAVES DE UN ORIFICIO)
RAFAEL FABIAN CORDOBA CARMONA EDWIN MARCELO MEJIA MADRID
DOCENTE: MIGUEL PITRE DIRECTOR DE LABORATORIO: MARIA ANGELICA OTERO
UNIVERSIDAD D E LA GUAJIRA RIOHACHA LA GUAJIRA INGENIERÍA CIVIL HIDRÁULICA 2017-1
INTRODUCCION
En el ámbito de la ingeniería es una constante la medición de distintas propiedades de los fluidos, no obstante, es la hidráulica un área de ésta en la que los dispositivos de medición son innumerables y capaces de calcular alguna propiedad dando resultados eficaces a la hora de realizar cualquier análisis. Con todo esto, es esta una oportunidad para estudiar uno de esos dispositivos muy importantes como lo es el tubo de pitot capaz de medir velocidades en este caso va a ser el agua. Es un sinfín de elementos que podemos utilizar, por ejemplo para la medición de flujo a través de un orificio donde vamos a llevar acabo la utilización de tubos, nanómetros entre otros. Todo lo anterior es de gran importancia debido a que vamos a ir descubriendo lo importantes que pueden ser para el campo de la ingeniería civil, y que a continuación vamos a ir describiendo.
OBJETIVO GENERAL
Determinar de manera absoluta la relación entre el diámetro de la placa y el diámetro que obtiene el chorro de agua que fluye a través de ella.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Precisar la medida de la presión mostrada por el nanómetro al momento de su medida. Calcular el diámetro del chorro que fluye a través del orificio. Medir cada diámetro de la placa sin errores. Ver cómo se adapta el equipo a utilizar al banco hidráulico. Comprender la forma de medir el caudal en esta práctica.
MARO TEORICO
El termino orificio, según se usa en hidráulica, se aplica a cualquier abertura, con perímetro cerrado, practicada en una pared o tabique que permite el derrame del agua contenida en un recipiente. Los orificios entran en el diseño de muchas estructuras hidráulicas; y se usan frecuentemente en la medición de caudales de las corrientes fluidas. Los más usados son lo circulares, El agua que fluye por orificios de conforme va abandonando el orificio, el chorro va contrayéndose gradualmente, hasta formar un chorro cuya área transversal es algo menor que el área transversal del orificio. Esto se debe a la convergencia de las trayectorias seguidas por las diferentes partículas, conforme se acercan al orificio. Supóngase un depósito de líquido, este tiene en la parte inferior un orificio por el que sale el líquido; el área del orificio es pequeño y el de el deposito es suficientemente grande, y siendo el flujo permanente, de manera que el gasto que sale por el orificio es igual al gasto que entrara en el depósito, por lo que se tendrá una altura del líquido “h”.
ECUACIÓN DE BERNOUILLI
1 + 1 + 1 = 3 + 3 + 3 2 2 Esta ecuación funciona muy bien si se considera un flujo ideal entre los puntos 1 y 3. Sin embargo, ¿cómo se consideran las pérdidas de energía para este tipo de sistemas?, pues bien para responder esta pregunta es necesario definir tres tipos de coeficientes que se consideran en este tipo de sistemas: En primer lugar, se tiene el coeficiente de velocidad. Si se estuviese estudiando la velocidad del chorro en el punto 3, despejando de la ecuación 1, considerando 0 la velocidad en el punto 1 y teniendo presión atmosférica en ambos punto, la velocidad en 3.
Velocidad teórica en el punto 3
3 = 0 2 Sin embargo como hay pérdida de energía la altura de cabeza no es H 0 sino una altura menor llamada H c, reescribiendo la ecuación 2 se obtiene la ecuación 3(Tecquipment, 2011).
Velocidad real en el punto 3
3 = 2 Se define entonces el coeficiente de velocidad como la razón que existe entre H 0 y Hc..
COEFICIENTE DE VELOCIDAD
1 3 = 3 = [0] En segundo lugar, para medir la pérdida de energía se considera el coeficiente de contracción. Si se observara detalladamente el orificio se encontraría que la sección del chorro no es igual a la del orificio sino más pequeña, a este fenómeno se le llama vena contracta. Se define el coeficiente de contracción como la razón entre el área de la vena contracta y el orificio.
COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN
= 0 Por último se considera el coeficiente de descarga, este se define como la razón que existe entre el caudal teórico (sin pérdidas) y el caudal real.
COEFICIENTE DE DESCARGA
= 0 Sin embargo existe una ecuación que relaciona los 3 coeficientes, esta es la ecuación.
COEFICIENTE DE DESCARGA
= ∗ Con esto se termina el análisis sobre pérdida de energía en este tipo de sistemas. Ahora, otro tipo de principio que se utiliza en el experimento es el movimiento de una partícula con aceleración constante, en este caso la acelerac ión es la gravedad. Esta descripción del movimiento se utiliza pues es de interés estudiar que trayectoria describe un chorro cuando sale por un orificio horizontal y la variación de dicha trayectoria al modificar la cabeza de agua por encima del chorro.
METODOLOGÍA
1. Calculamos el caudal usando la formula conceptual
=
2. Calculamos la velocidad ideal, usando la lectura de cargas sobre el orificio. 3. Calculamos la velocidad real a partir de la lectura del tubo de pitot.
4. Calculamos el coeficiente de velocidad. 5. Calculamos el área del orificio.
6. Determinamos el coeficiente de contracción del orificio. 7. Determinamos el caudal teórico multiplicando el área del orificio por la velocidad ideal.
8. Calculamos el coeficiente de descarga relacionando el caudal real y el caudal teórico.
TABLA DE RESULTADOS
#
Do (m)
1 0,01234
Dc (m)
V (m3)
T (sg)
Qr (m3/sg)
Cd
Cv
Cc
=Ac*V
=Qr/Qt
=√
√
=Dc/Do
4
14,92
0,000333 0,00123
1,003
1,092
2 0,01142 0,01295 0,371 0,367
4
12,5
0,000355 0,00111
0,994
1,286
3
0,369
4
12,23
0,000347 0,00106
0,995
1,03
4 0,01293 0,01282 0,368 0,366
4
12,52
0,000346 0,00108
0,997
0,978
0,01279
0,332
Hc (m)
0,334
0,0126
0,0129
Ho (m)
0,373
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Observamos que los resultados obtenidos son acorde con los que realmente queríamos buscar. Podemos ver que el diámetro del chorro generalmente es mayor qu el diámetro de la placa que utilizamos en el laboratorio, esto porque el orificio de la placa está sometido a una presión que ejerce el chorro de agua que pasa por él. No se ve mucho la variación del tiempo entre las diferentes placas. La diferencia entre el caudal real y el teórico no esta tan reflejada de manera distanciada. La razón entre estos dos caudales es mínima, lo que nos da pie para decir que los valores obtenidos fueron concretos y prácticamente acertados.
CONCLUSION
Ha sido de gran importancia la realización de esta práctica debido a la profundización que tiene en los conceptos de la hidráulica; hemos podido determinar la forma de obtener el resultado del diámetro del chorro que fluye por a través de cada placa, además de esto también logramos obtener el caudal experimental. Lo más importante en este aspecto fueron los diferentes coeficientes en los que conseguimos como resultados como: coeficiente de velocidad y de contracción, son fundamental porque nos indican la progresión de la práctica que estamos realizando y también nos dan orientación acerca de cada calibración dentro del equipo de laboratorio. Siendo así observamos que todos estos conceptos debemos aplicarlos constantemente en los ámbitos ingenieriles porque nos llevan a decidir en situaciones en las que son productivos.
BIBLIOGRAFÍA
http://www.geocities.ws/evilchezperez/pag3.html https://es.scribd.com/doc/177628987/8-Flujo-a-Traves-de-Un-Orificio-GUIA www.academia.edu/8906072/FLUIDOS_2_DESCARGA_POR_ORIFICIOS_ 1_
www.cuevadelcivil.com › Hidráulica
ANEXOS
Aquí podemos observar el momento en el que la directora del laboratorio nos hace referencia al equipo con el que trabajaríamos.
Observamos cuando nos están presentando el difusor.
Podemos ver el momento en el que se toman las medidas arrojadas por el nanómetro.
Logramos ver una de las placas con las que trabajamos.
En esta parte estamos viendo como es el funcionamiento del tubo de pitot, y por su parte nos están dando la ex licación.
