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Laboratorio de Fluidos INFORME Nº 013 – G3 – UPLA – 12 DE LA UEC LABORATORIO DE MEC. DE FLUIDOS E HIDRAULICA
1. DATOS GENERALES 1.1. Tema: DESCARGA LIBRE POR ORIFICIO. 1.2. Fecha: FECHA DEL ENSAYO FECHA DE ENTREGA DEL INFORME 1.3. Lugar: Departamento Provincia Distrito Lugar Anexo
: 27 DE NOVIEMBRE DE 2012. : 04 DE DICIEMBRE DE 2012.
: Junín : Huancayo : Huancayo : Facultad de Ingeniería – Giráldez. : Laboratorio de Mecánica Mecánica de Fluidos Fluidos e Hidráulica. Hidráulica.
1.4. Participante: ANAYA ROJAS Juan Abel 1.5. Modulo: FME – FME – 04 2. OBJETIVO DETERMINAR EL COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN, COEFICIENTE DE VELOCIDAD, Y COEFICIENTE DE GASTO Ó CAUDAL PARA LA TOBERA DE PARED DELGADA TIPO DIAFRAGMA.
3. EQUIPOS Y/O MATERIALES
Anaya Rojas, Juan Abel
Equipo de Descargas por Orificio – Orificio – FME 04.
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Laboratorio de Fluidos
Anaya Rojas, Juan Abel
Banco Hidraúlico - FME 00
Cronómetro
Jarra graduada en mililitros.
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Laboratorio de Fluidos
Tobera tipo Diafragma.
4. PROCEDIMIENTO 4.1. 4.2. 4.3. 4.4.
El equipo de descarga por orificio (FME - 04), se instaló sobre el banco hidráulico. Se enciende el banco hidraúlico. Se gradúa a un caudal constante del flujo en el equipo FME - 04 Primero se selecciona el tipo de tobera (en nuestro caso tobera tipo diafragma), después se procede a medir el caudal del flujo con la ayuda de una jarra graduada y un cronómetro. 4.5. Luego se procede a dar lectura las alturas de tubo piezométrico y del tubo pitot. 4.6. Con la ayuda de una cuchilla (en forma de estilete), se procede a medir el diametro contraido de la vena de agua. 4.7. En el presente ensayo se repitió cinco veces los pasos 4.4 hasta 4.6. Pero con distintas graduaciones del caudal del fluido.
5. TABLA DE REGISTROS 5.1. TABLA N° 01: En esta tabla se registraron los volúmenes, el tiempo, la altura del tubo piezométrico, la altura del tubo pitot, y el diámetro contraido. Di(mm)
N°
VOLÚMEN TIEMPO (s) (lt)
1 2 3 4 5
1.000 0.975 0.960 0.925 0.975
4.0 3.6 3.4 3.1 3.2
13
H (mm)
H'(mm)
Dc (mm)
164 195 242 252 253
158 167 233 245 245
11.010 10.470 10.195 10.040 11.360
6. TABLA DE DATOS PROCESADOS 6.1.
N° 1 2
CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE CONTRACCIÓN, DE VELOCIDAD, Y DE GASTO Ó CAUDAL.
VOLÚMEN TIEMPO (s) (m3) 1.00E-03 9.75E-04
4.0 3.6
Anaya Rojas, Juan Abel
H (m)
H'(m)
0.164 0.195
0.158 0.167
Dc (mm) ∆H (m) Q (m3/s) 11.010 10.470
0.006 0.028
2.50E-04 2.71E-04
Cc
Cv
Cq
0.717 0.649
0.191 0.379
0.137 0.246 Página 3
Laboratorio de Fluidos 3 4 5
9.60E-04 9.25E-04 9.75E-04
3.4 3.1 3.2
0.242 0.252 0.253
0.233 0.245 0.245
10.195 10.040 11.360
0.009 0.007 0.008
2.82E-04 2.98E-04 3.05E-04
0.615 0.596 0.764
0.193 0.167 0.178
0.119 0.099 0.136
Cuadro resumido de calculos: N° 1 2 3 4 5
Q (m3/s) 2.50E-04 2.71E-04 2.82E-04 2.98E-04 3.05E-04
Cc 0.717 0.649 0.615 0.596 0.764
Cv 0.191 0.379 0.193 0.167 0.178
Cq 0.137 0.246 0.119 0.099 0.136
Log Q -3.6021 -3.5673 -3.5492 -3.5252 -3.5161
Log Cc -0.1443 -0.1880 -0.2111 -0.2244 -0.1171
Log Cv -0.7183 -0.7183 -0.4214 -0.4214 -0.7148 -0.7148 -0.7782 -0.7782 -0.7500 -0.7500
Log Cq -0.8627 -0.6094 -0.9259 -1.0026 -0.8671
GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN VS EL CAUDAL:
Cc vs Q 0.75 n ó i c c a r t n o C e c d C e t n e i c i f e o C
0.71 0.67 0.63 0.59 0.55 2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-04 Caudal - Q m3/s
Anaya Rojas, Juan Abel
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Laboratorio de Fluidos GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE VELOCIDAD VS EL CAUDAL:
Cv vs Q 0.20 d a d i c o l e V e d v C e t n e i c i f e o C
0.19 0.18 0.17 0.16 2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-04 Caudal - Q (m3/s)
GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE GASTO Ó CAUDAL VS EL CAUDAL:
Cq vs Q 0.14 o t s a G e d e q t C n e i c i f e o C
0.13 0.12 0.11 0.10 0.09 2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-04 Caudal - Q (m3/s)
Anaya Rojas, Juan Abel
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Laboratorio de Fluidos CONCLUSIONES
El flujo de un fluido a través de un conducto recto de sección constante puede alcanzar la condición de completamente desarrollado. En el caso de conductos circulares, esta condición implica que existe una única componente de la velocidad en la dirección del eje del conducto y que no depende de la coordenada en esa dirección. Como consecuencia del perfil de velocidades descrito, el campo de presiones presenta una variación lineal con la coordenada según la dirección del eje del conducto. El coeficiente de pérdidas es un parámetro adimensional que en principio dependerá de la relación de áreas, del número de Reynolds y de la rugosidad relativa de la tubería. En el ensayo se da la existencia de una presión atmosférica en la entrada y salida. Cualquier fluido que escurra a través de un orificio que tenga una pared delgada presenta las siguientes características: conforme la corriente sale del orificio, gradualmente se contrae para formar un chorro cuya área de sección transversal es menor que la del orificio. orificio. Esto se debe al hecho de que las partículas partículas separadas, separadas, estando próximas a la pared interior, tienen un movimiento a lo largo de esa pared hacia el orificio, que no puede cambiarse bruscamente en dirección a la arista de éste.
RECOMENDACIONES
Para el ensayo se recomienda considerar una densidad constante del fluido. Se recomienda considerar que se conoce la presión en un punto de la tobera por ejemplo en la garganta. Para nuestro caso se tuvo algunas deficiencias al comienzo del ensayo debido al deterioro del banco de descarga por orificios de donde se recomienda revisar el ajuste de la parte inferior del banco. Es recomendable analizar si se da la existencia de fuerzas o presiones en el ensayo y en que magnitud influye para casos de donde se requiera la precisión del ensayo. Para el ensayo se recomienda considera la relación de Reynolds y rigurosidad relativa de la tubería.
(Re,
f = f
Anaya Rojas, Juan Abel
ε
)
D
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