Mecanica de fluidos

Descarga por orificios

Alumno: Alexis Alfaro
Profesor: Ricardo Hermosilla
Asignatura: Lab. Mecánica de fluidos
Introducción

El siguiente experimento consiste en un estanque con un volumen determinado de agua el que tiene un orificio en donde se irán cambiando las boquillas, el agua caerá en forma de vena a otro estanque, arriba de este existe una tabla que tiene medidas para saber quetan lejos llega el chorro de agua, todo esto está conectado a una bomba esta es la que devuelve el agua al estanque superior.
Evaluaremos las diferencias que existen en los flujos cuando se ocupan distintas boquillas, estas son: arista viva, tubo, sin contracción y tobera. Mediremos el tiempo en que se demora el reciente al llegar a tal medida para luego sacar todos los cálculos que exige elinforme.

Objetivos

-estudiar la descarga libre de fluidos a través de mediciones o reguladores de caudal (diferentes tipos de orificios).

-determinar experimentalmente los coeficientes de contracción, velocidad y el coeficiente de caudal para 4 diferentes tipos de orificios.

- describir la trayectoria del fluido que provoca cada uno de los orificios, para luego confrontarlos y concluiracerca del alcance máximo de cada chorro.

-determinar en forma teórica y practica el tiempo de vaciado del estanque de la instalación. Determinar de forma experimental el caudal evacuando por cada orificio.

Los instrumentos que utilizaremos son:

-Tanque con orificio.
-Guincha metálica.
-Cronometro.
-Termómetro.
-Boquillas.
-Plumón y pizarra para anotar las mediciones.

Esquema de lasinstalaciones

Desarrollo experimental

Un orificio de pequeña sección sobre una pared lateral de un tanque con fluido a presión en el interior, por ejemplo con agua.
Cuando se coloca en forma concéntrica dentro de una tubería ésta provoca que el flujo se contraiga bruscamente conforme se aproxima al orificio y se expande nuevamente al diámetro total del orificio luego de atravesarlo. Lacorriente que fluye a través del orificio forma una vena contracta y la rápida velocidad del flujo resulta en una disminución de presión aguas abajo del orificio.
El conjunto de estas componentes hacen que la sección del chorro se reduzca en cierta medida tras pasar el orificio, hasta que las componentes radiales se contrarrestan entre sí. La zona del chorro en la que la sección es mínima sedesigna como vena contracta.
El chorro de agua que sale por el orificio tiene una trayectoria en forma de parábola, por lo tanto su velocidad está expuesta aun aceleración de gravedad, por lo que su velocidad estaría dado por:

Coeficiente de velocidad:
El coeficiente de velocidad (Cv) es la relación entre la velocidad media real en la sección recta del chorro y la velocidad media lineal que setendría sin efectos de rozamiento. Pero también se puede calcular con la siguiente fórmula: Cv= X0/raíz(4*Y0*delta h), en donde:
X0= la distancia de la vena liquida en el eje x.
Y0= distancia donde sale la vena liquida correspondiente al eje X.
Delta h= diferencia de altura entre el centro del orificio y la altura del liquido.
Coeficiente de contracción:
El coeficiente de contracción (Cc) esla relación entre el área de la sección recta contraída del chorro y el área del orificio por el cual pasa el fluido.
Donde:
A. Chorro: Área del chorro de agua que sale del orificio
A. Real: Área del orifico

Coeficiente de descarga:
El coeficiente de descarga (Cq) es la relación entre el caudal real y el caudal teórico de un flujo de agua que pasa por un determinado orificio.Tiempo de descarga:
El tiempo de descarga es el tiempo en que demórale orificio en desaguar el volumen de muestra tomado en el laboratorio.

En el siguiente experimento tomaremos las medidas de los diámetros interiores de las boquillas y el orificio del estanque con el pie de metro, luego mediremos el tiempo que se demora el vaciado y la cantidad de liquido evacuado, también mediremos la...