UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Ingeniería de Ejecución en Mecánica
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS EXPERIENCIA E932: Orificio de pared delgada
JOSÉ IGNACIO ZAMORA HUANEL
Profesor: Claudio Velásquez Fecha experiencia: 02 de octubre de 2017 Fecha de entrega: 09 de octubre de 2017
SANTIAGO – CHILE 2017
1
RESUMEN En esta experiencia de laboratorio correspondiente a orificio de pared delgada se analiza la salida de caudal de agua a través de un orificio cir cular delgado impulsado por sólo altura de agua dentro del estanque acumulador. Se presentan los modelos de la mecánica de fluidos sobre conservación de energía y caída libre para realizar los cálculos de coeficientes de área, caudal y de velocidad con el objetivo de estudiar la pérdida de energía y realizar un contraste con lo teórico y real en el estanque por medio de un gráfico de los coeficientes con la altura de carga.
2
OBJETIVOS
2.1
OBJETIVOS GENERALES El objetivo general consiste en estudiar las características de la salida de un flujo por un orificio de pared delgada vertical. Para lo cual se aplican las ecuaciones (Bernoulli y continuidad)
2.2
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Calcular los distintos coeficientes: caudal, velocidad, área que hacen que el valor teórico varíe del real.
3
Analizar y graficar dichos coeficientes en función de la altura de carga.
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO SEGUIDO En esta sección se explicará el método experimental para esta experiencia. Primeramente se realiza un reconocimiento del estanque y los lugares indicados para realizar las mediciones del alcance del chorro y la altura de agua dentro del estanque. Luego se abre el paso de agua para que el estanque se llene hasta una altura de 60 [cm] y se va descargando cada 5 [cm] el agua a través del orificio ubicado en la parte inferior, en donde se especifica como referencia para la altura. Para cada altura de agua, se mide el caudal descargado con la probeta y el tiempo que se demora llenar hasta cierto punto, y otra persona se dedica a medir el alcance del chorro por medio de una tabla milimetrada al costado del orificio. Estos datos fueron ordenados en una tabla y registrados los la medida del orificio y la profundidad del chorro de salida como medidas constantes para todas las altura de agua. 1
4
PRESENTACIÓN DE DATOS EXPERIMENTALES Medida 1 2 3 4 5 6 7 8 9
5
H teórico [cm]
H real [cm]
V [ml]
t [s]
X [cm]
60
60,1
980
2,9
54,7
55
55,2
1280
3,9
53,5
50
50,2
1160
4,1
51,0
45
45,2
1210
4,5
49,0
40
40,0
1280
4,9
46,0
35
35,1
1560
6,3
43,5
30
30,0
1540
6,6
40,0
25
24,8
1150
5,4
35,8
20
20,2
1220
6,4
32,0
PRESENTACIÓN DE RESULTADOS Medida
H real [m]
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0,601
0,72
0,79
0,91
0,552
0,73
0,81
0,91
0,502
0,66
0,80
0,82
0,452
0,66
0,81
0,81
0,400
0,68
0,81
0,84
0,351
0,69
0,82
0,84
0,300
0,70
0,82
0,86
0,248
0,71
0,80
0,88
0,202
0,70
0,80
0,88
2
1.00 0.90 0.80 A0.70 C , v C , 0.60 Q C s e 0.50 t n e i c 0.40 i f e o C 0.30
0.20 0.10 0.00 0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
Altura de carga [m] Co eficien te de descar ga
Coefic ien te de veloci dad
Coefici en te de cont racció n
3
6
CONCLUSIÓN
7
APÉNDICE
7.1
DESARROLLO DE CÁLCULOS
7.2
TABLA DE VALORES OBTENIDOS Y CALCULADOS
Medida
H real [m]
Q teórico [m³/s]
Q real [m³/s]
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0,601
4,70E-04
3,38E-04
0,72
3,43
0,552
4,50E-04
3,28E-04
0,73
0,502
4,29E-04
2,83E-04
0,452
4,08E-04
0,400
7.3
v v teórico real [m/s] [m/s]
Área teórica [m²]
Área real [m²]
2,71
0,79
1,37E-04
1,25E-04
0,91
3,29
2,65
0,81
1,37E-04
1,24E-04
0,91
0,66
3,14
2,53
0,80
1,37E-04
1,12E-04
0,82
2,69E-04
0,66
2,98
2,43
0,81
1,37E-04
1,11E-04
0,81
3,83E-04
2,61E-04
0,68
2,80
2,28
0,81
1,37E-04
1,15E-04
0,84
0,351
3,59E-04
2,48E-04
0,69
2,62
2,15
0,82
1,37E-04
1,15E-04
0,84
0,300
3,32E-04
2,33E-04
0,70
2,43
1,98
0,82
1,37E-04
1,18E-04
0,86
0,248
3,02E-04
2,13E-04
0,71
2,21
1,77
0,80
1,37E-04
1,20E-04
0,88
0,202
2,72E-04
1,91E-04
0,70
1,99
1,58
0,80
1,37E-04
1,20E-04
0,88
BIBLIOGRAFÍA
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