Laboratorio fluidos

Páginas: 7 (1728 palabras) Publicado: 20 de septiembre de 2012
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
LABORATORIO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE Y
APROVECHAMIENTO DE FLUIDOS
PRACTICA No. 8
FLUJO A TRAVES DE UN ORIFICIO Y TRAYECTORIA DE CHORRO

1. INTRODUCCION
En la práctica cuando un fluido pasa a través de una constricción, un orificio o una
compuerta, el volumen descargado es considerablemente menor que la cantidad calculadaen condiciones ideales o asumiendo que la energía se conserva y que el flujo a través de la
constricción es uniforme y paralelo. Esa reducción en el flujo es normalmente debido al roce
que ejerce el fluido tanto en las paredes del recipiente que lo contiene como con las del
orificio de descarga.
En este experimento se realiza en diferentes configuraciones para comprobar y medir la
magnitudde la reducción del chorro, el factor de constricción del flujo y la pérdida de
energía para descargas de agua a la atmosfera por un orificio en la base del tanque y otro en
la pared del recipiente con una serie de boquillas.

Figura No. 1 Trayectoria de chorro y Flujo a través de un orificio

2. MARCO TEORICO
FLUJO A TRAVES DE UN ORIFICIO

Figura No. 3 Diagrama del flujo por un orificioEn la Fig. No. 3 vemos las características esenciales de un flujo a través de un orificio.
Asumimos que el recipiente es suficientemente largo y que la velocidad de flujo es
despreciable, excepto a la salida del orificio. En la vecindad del orificio el fluido acelera hacia
el centro de la abertura por lo que el chorro sale y sufre una reducción de área debido a la
curvatura del perfil.
Elárea reducida debida a esta curvatura puede ser tomada como la mitad del diámetro del
orificio aguas arriba del plano del orificio; la sección o área reducida es llamada vena
contracta.
La presión en toda la superficie del chorro es la atmosférica, pero dentro del chorro la
presión es menor que la atmosférica hasta que la aceleración sea la misma en todos los
puntos, o sea, hasta que la venacontracta se desarrolle.
Considerando ahora la altura total de agua en los puntos M y N en la misma línea de flujo,
teniendo a M en la superficie libre de agua y N en el plano de la vena contracta.
De la ecuación de Bernoulli la altura total M y N es:

En esta ecuación Pm y Pn son iguales ya que ambas se encuentran a la presión atmosférica y
Vm la despreciamos de acuerdo a lo asumidoanteriormente. Por lo tanto:

De las ecuaciones (1) y (2) vemos que la velocidad ideal en N es dada por:

Estos resultados aplican a todos los puntos en el plano de la vena contracta. La velocidad
ideal Vo en la vena contracta es vista como la velocidad adquirida por un cuerpo en caída
libre por efecto de la gravedad desde una altura Ho, este es llamado el teo rema de
Torricelli.

Siconsideramos perdidas de energía, cuando el agua pasa a través del orificio, la velocidad
en ese instante cambia a Vc en el plano de la vena contracta y seria menor que Vo, y puede
ser calculada tomando la lectura en tubo pitot y por la ecuación:

Es claro que Ho – Hc representan las pérdidas de energía. La relación de la velocidad real Vo
y la velocidad ideal Vo es llamada coeficiente de velocidad Cuen un orificio. De la ecuación
(4) y (5), obtendremos:


De forma similar, el coeficiente de contracción Cc está definido como la relación entre la
sección transversal de la vena contracta Ac y la sección transversal del orificio Ao,

Finalmente el coeficiente de descarga Cd se define como la relación entre la descarga real y
la descarga ideal, es decir, sin reducción de área. Ladescarga real está dada por:

Si la descarga de chorro es ideal tomamos la velocidad Vo cerca del área del orificio,
entonces el caudal de descarga será:

Así, la definición del coeficiente de descarga,

O en términos de cantidades mensurables experimentalmente:


De las ecuaciones (6), (7) y (10) obtenemos inmediatamente:

TRAYECTORIA HORIZONTAL DE UN CHORRO
El chorro emerge de la...
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