Informe

Universidad Nacional Experimental del Táchira
Departamento de Ingeniería Mecánica
Laboratorio de Mecánica de Fluidos

Informe Nº 7
(Descarga a través de un Orificio)

Integrantes:
Echeverría, Elba C.I 20.425.893

San Cristóbal, Febrero 2011
Resumen
Para esta práctica, nos enfocaremos en el estudio de la placa orificio como medidor de caudal. La placa posee un tanque de vidrio, enforma de cilindro, consta a su vez del llamado tubo pitot y una adicionada a este. Recordando su funcionamiento, la placa orificio obliga al líquido pase por una reducción de tubería notable, haciendo que el chorro se contraiga abruptamente. El tanque se encuentra sobre el banco hidráulico, para medir a su vez el caudal teórico.
Se llena el tanque de la placa orificio y se ajusta a la alturaindicada, en este caso 380mm, y se abre en la parte inferior para que el sistema sea estacionario. Con el tubo pitot se mide la altura de contracción y con la cuchilla se mide el diámetro de contracción. Teniendo estos valores, se procede a trabajar con el tanque hidráulico, obteniendo los tiempos necesarios para calcular el caudal real. El caudal teórico se calcula estableciendo la relación entre elcaudal real con el área del tanque y la velocidad, que sería energía potencial. Tanto por teoría, como experimentalmente, se puede observar que el caudal real es menor que el teórico, siendo para cada altura en promedio, el cauda real un 63% del caudal teórico. Lo mismo sucede cuando se comparan el Caudal teórico de Descarga con el caudal de descarga que se obtiene de manera experimental, aunque esteúltimo es el 97,23% del teórico, siendo la diferencia aun mínima.
Está práctica permite de manera experimentalmente, como el Cd2 es afectado por la altura y el diámetro por donde descarga el tanque, demostrando como cambia la presión en este punto y las pérdidas de energía en el cambio de cinética y potencial.

Tabla 1 Datos ExperimentalesAltura del Tanque de la Placa Orificio (m) | Masa de agua(Kg) | Tiempo(s) |
| | |
| | |
0,380 | 2,5 | 32,61 |
0,350 | 2,5 | 33,25 |
0,312 | 2,5 | 35,06 |
0,288 | 2,5 | 36,60 |
0,261 | 2,5 | 38,45 |
0,229 | 2,5 | 39,94 |
0,189 | 2,5 | 44,90 |

Tlab=21 ℃
STlab=0.998019
ρ=998,019 Kgm3
Dc = 10,7 mm ≈ 0,0107 m

Flujo Másico
m=3*2.5t
Tabla 2 Flujo Másico
t (s) |  mKgs |
32,61 | 0,229 |
33,25 | 0,225 |
35,06 | 0,214 |
36,60 | 0,205 |
38,45 | 0,195 |
39,94 | 0,187 |
44,90 | 0,167 |

Caudal Real
Qr=mρ
Tabla 3 Caudal Real
Qr |
2,29E-04 |
2,25E-04 |
2,13E-04 |
2,05E-04 |
1,95E-04 |
1,88E-04 |
1,67E-04 |

Coeficiente de Velocidad
Cvelocidad=(Hc/Ho)1/2
donde
Hc = 375 mm ≈ 0,375 m
Ho = 380 mm ≈ 0,380 m
Cv = 0,9933Coeficiente de Construcción
Cconstrucción=(Dc/Do)2
donde
Dc = 0,0107 m
Do = 13 mm ≈ 0,013 m
Cc = 0,677

Coeficiente de Descarga Cd1
Cd1 = Cc.Cv
Cd1 = 0,672

Coeficiente de Descarga Cd2
Cd2=QrealQteórico= QrealA02gH
donde A0 viene dada por
A0=π4φ2 φ=0.013 m
A0 = 1,32E-4
Tabla 4 Coeficiente de Descarga
Altura del Tanque de la Placa Orificio (m) | Qr | Qt | Cd2 |
0,380 |2,29E-04 | 3,604E-04 | 0,635 |
0,350 | 2,25E-04 | 3,459E-04 | 0,650 |
0,312 | 2,13E-04 | 3,265E-04 | 0,652 |
0,288 | 2,05E-04 | 3,137E-04 | 0,653 |
0,261 | 1,95E-04 | 2,980E-04 | 0,655 |
0,229 | 1,88E-04 | 2,797E-04 | 0,672 |
0,189 | 1,67E-04 | 2,540E-04 | 0,657 |
| Promedio Cd2 | 0,653 |

Error Porcentual
Valor experimental-Valor VerdaderoValor Verdadero*100
ValorExperimental = Cd2 = 0,653
Valor Verdadero = Cd1= 0,672
Error % = 2,82%
Análisis de Resultados
Para poder establecer la relación entre ambas, se debe observar que el Cd1 viene de del producto del coeficiente de velocidad, que me establece la relación entre el tope del líquido en el tanque y la altura de contracción a su salida cuando llega al tubo pitot, como una variación de...