FLUJO A TRAVÉS DE UN ORIFICIO Y CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO

UNIVERSIDAD CATÓLICA ANDRÉS BELLO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA INGENIERÍA INDUSTRIAL
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS
PROFESOR: SEBASTIAN RIBIS






PRÁCTICA N°4
FLUJO A TRAVÉS DE UN ORIFICIO Y CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO





INTEGRANTES:
BAEZ, CRISTINA
ROVIRA, ENRIQUE
RODRIGUEZ, MARIAMILAGRO

CARACAS, MAYO DE 2013
INTRODUCCIÓN

En la siguientepractica se estudiara cómo se comporta un flujo a través de un orificio y la conservación de la cantidad de movimiento de este, para poder llevar a cabo esto se utilizaran ciertos instrumentos que nos facilitaran este estudio, los cuales son un codo aforado, medidores de punta y un placa de impacto con su respectivo dinamómetro.
El codo aforado es uno de los medidores de caudal más simple, lasaberturas piezométricas en el lado interno y externo del codo se conectan a un manómetro diferencial. Debido a la fuerza centrífuga en la curva, la diferencia de presiones está relacionada con el caudal.
Los medidores de punta servirán para saber el radio superior e inferior con el que sale el fluido de la tubería antes de chocar con la placa de impacto.
Una placa orificio es un instrumentoutilizado para disminuir el área transversal por la cual atraviesa un fluido. Esta produce que el flujo se contraiga progresivamente se aproxima al orificio y después se expande nuevamente al diámetro total de la tubería. La corriente que fluye a través del orificio aumenta en gran medida la velocidad debido a la disminución de la sección.
En la práctica se busca comprobar experimentalmente la validez dela ecuación de energía de Bernoulli y su aproximación a una condición real del flujo, para esto se debe deducir una ecuación que permita conocer el caudal que fluye por la tubería, en función de la presión en una sección anterior al orificio de descarga, es decir aguas arriba en dicha tubería.
De igual manera, se comprobará, mediante comparación de mediciones experimentales, la utilidad yveracidad de la aplicación del Principio de Conservación de la cantidad de Movimiento a volúmenes de control del flujo, y así poder predecir la fuerza con que un chorro de agua impacta a una placa orificio.

TABLAS DE DATOS

Tabla 1









Datos Generales







Toma
Manómetro Inclinado
∆L (cm)
Q codo aforado (l/s)
Manómetro Tipo "U" Recto
Medidor dePunta
Fuerza Dinamómetro (kg-f)

Mayor (cm)
Menor (cm)


L Mayor (cm)
L Menor (cm)
Radio Superior (cm)
Radio Inferior (cm)

1
39,8
32,3
7,5
4,9
18,8
11,8
1,95
1,95
1,70
2
39,3
33,9
5,4
3,4
17,6
12,9
1,90
1,90
1,00
3
41,2
31,8
9,4
5,7
21,8
8,9
2,00
1,90
3,90
4
40,7
32,3
8,4
5,3
20,9
9,7
2,00
1,90
3,20
539,1
34,1
5,0
2,9
17,3
13,3
1,95
1,95
0,75
Fuente Propia










Tabla 2


Diámetros constantes a considerar
Diámetro Tubería D₁ (cm)
Diámetro P. Orificio D3 (cm)







10
5

Fuente Propia
 












TABLAS DE CÁLCULOS Y GRÁFICA
A continuación se presenta la siguiente figura,de forma muy general, con los puntos de interés 1-2-3 y 4, que simula lo realizado en la práctica:

Figura 1. Fuente Propia

PARTE I: Determinación del Caudal de la Placa Orificio
Para la determinación del caudal de agua luego del paso por la placa orificio es necesario aplicar las ecuaciones de energía y continuidad entre los puntos 1 y 2, los cuales corresponden a un punto aguas arriba dela placa orificio y otro aguas debajo de la placa orificio respectivamente.
Aplicando Ec. Energía entre 1 y 2:

Donde
, ya que no hay equipos presentes en el sistema
, no existen pérdidas entre 1 y 2 ya que se supone fluido ideal sin pérdidas por fricción.
, se encuentran en el mismo eje de referencia.


Por tanto la ecuación queda:

Donde
Velocidad del agua dentro de la...