INTRODUCCION 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. Dónde: es la velocidad teórica del líquido a la salida del orificio. En este caso demostraremos por media q un ejercicio el método de Torricelli. Se 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
OBJETIVOS Observar el vaciado o llenado de un tanque con un caudal de ingreso distinto o diferente de cero. Calculando por medio de la fórmula de Torricelli Efectuar la relación de alturas a las que influye el flujo de agua, también tomando en cuenta el área de los orificios. Diferenciar el tiempo de vaciado con la formula versus tiempo real que uno puede realizar.
MARCO TEORICO Se puede determinar el balance hídrico (vaciado/llenado) de un reservorio aplicando la Ecuación de Continuidad:
Que, siendo el tiempo la variable de interés,
Integrando desde el momento inicial t i, a un momento final t f correspondientes correspondientes a un nivel inicial h i y un nivel de agua final h f
La integración procede si se conoce la dependencia de los caudales con el dV. En la mayoría de los casos: •
Q in in es dependiente del tiempo, es decir, que el llenado del tanque es función de la condiciones hidrológicas de una cuenca por ejemplo, o las reglas de operación de una planta de bombeo que abastece al tanque, o la derivación de agua desde un río hacia el reservorio. r eservorio.
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Q sal sal depende de la hidráulica de la tubería de salida. Esto es, sus características geom étricas como longitud, diámetro, rugosidad y
dispositivos especiales instalados; pero también de la posición relativa de la tubería de salida y el nivel de agua en el tanque. •
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Para el balance, estos aspectos deben ser definidos convenientemente. Para el caso particular del experimento, e n que se trata de un tanque de sección prismática y rectangular, el dV se puede expresar e xpresar como A dh. El caudal de alimentación es nulo, y el agua desaguada se determina aplicando la Ecuación de Bernoulli entre un punto situado en la superficie de agua y otro a la salida de la tubería de fierro galvanizado (diámetro ½”):
Que, despejando el caudal,
En que h es el nivel de agua en el tanque, que decrece a medida que se vacía el e l tanque. Nótese que el factor de fricción de Darcy f es dependiente de la rugosidad de la tubería y del caudal, por lo que debería emplearse un proceso iterativo para c alcularlo.
Para el caso, la rugosidad equivalente e se puede tomar como 0.26 mm
PORCEDIMIENTO DE TRABAJO
Determinación del diámetro interno y la longitud de la t ubería de F°G° Determinación de la temperatura del agua y control permanente de variaciones. En la cinta métrica pegada al vidrio del tanque leer la cota del eje de la tubería de F°G° Encendido de la bomba de recirculación de agua a válvula cerrada. Esperar que el tanque se llene y se observe re balse del agua al compartimiento de vidrio adjunto
Leer el nivel inicial del agua agua en el recipiente Paso 3) Colocar a punto punto el cronómetro. Abrir completamente la válvula a la vez que echar a andar el cronometro. Dejar que el tiempo transcurra. Definir una marca en la cinta métrica del vidrio del tanque. Cuando el nivel de agua descendiendo llegue a esa marca, parar el cronómetro. El tiempo registrado en el cronómetro de be ser muy parecido al tiempo de cálculo teórico propuesto por las ecuaciones anteriores. En el transcurso de la práctica y al final de esta el alumno deberá tomar nota de todos los aspectos que considere necesario. Se recomienda utilizar las planillas que sistematicen la información.
DATOS DE LABORATORIO
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO
CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES Se observó la diferencia del movimiento del fluido con re specto al orificio y el caudal de ingreso También influyo la altura, y relacionando tiempo real con el cálculo de tiempo se dio una diferencia mínima, prácticamente 4 segundos. En si la fórmula de Torricelli es practica teniendo en cuenta los datos de altura o fijarte un punto referente. Llega a afectar la presión y volumen con la que se llena el r ecipiente, y teniendo un orificio de salida menor; se observa que no existe vaciado si no al contrario Se recomienda conocer bien el funcionamiento del experimento con más de un cronometro y tener a mano las herramientas de medición, también tomar en cuenta este tipo de ejercicio de puede resolver por distintos métodos para verificación. Gracias por su atención.
