Orificios de descarga

ORIFICIO DE DESCARGA LIBRE

PRESENTADO POR

PRESENTADO A:







ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
HIDRAULICA
BOGOTÁ D.C. OCTUBRE 23 de 2014


CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN 3
2. OBJETIVOS 4
3. MARCO TEÓRICO 5
4. INSTRUMENTOS A USAR 8
5. MONTAJE EXPERIMENTAL 9


1. INTRODUCCIÓN
En la hidraulica de sistemas a presion es importamte entender elcomportamiento de los fluidos y de la energia que estos con llevan con respecto a diferenetes fenomenos, de acuerdo a la hidraulica, los orificio y perforaciones que se colocan en un sistema por debajo de la superficie del liquido o fluido en depositos de almacenamineto se puede considerar como descarga libre. El liquido que sale del almacenamiento se le llama vena liquida o chorro. Este chorro tienediefrenetes comportamientos en relacion al orificio por el cual sale.
Es importnate denotar que la carga que se genera en el liquido es debido a la aluura de orificio que origina la salida del caudal de la estructura. Durante esta practica de laboratorio se estudiara el comportamiento de un fluido que sale atra vez de un orificio de diferentes formas, el cual consiste en una descaraga que fluyelibremenete siguiendo una trayectoria semi parabolica. Según el orificio presentado se hara el respectivo calculo del coeficiente de descaraga, coeficente de velocidada y coeficiente de contraccion. Con base en la teoria y en los datos obtenidos se calculara las perdidas que se presentan en el sistema presentado.


2. OBJETIVOS

General
Comprender los fenómenos generales que se presentan enun flujo y de las pérdidas que se genera de un orificio de descarga libre.
Específicos
Analizar de manera experimental la ecuacion de Torricelli.
Determinara la diferencia que se presenta entre los coeficientes de acuerdo al orificio que se presenta.
Calculara los coeficientes de descaraga, contraccion y de velocidad para el montaje que se preseneta


3. MARCO TEÓRICO

Son perforacionesde forma regular, conocida y perímetro cerrado que se colocan debajo del agua en depósitos, almacenamientos, tanques y tuberías. Estos permiten la descarga de un cierto caudal y como descargan libremente o a presión atmosférica el chorro de agua descargada desarrolla una trayectoria parabólica.
Si suponemos un tanque con nivel constante (1) y en el un orificio por donde sale un chorro con unasección mas contraída debido al cambio brusca de dirección (2), podemos realizar Bernoulli entre estas dos secciones se obtiene lo siguiente (cabe destacar que el orificio es de pared delgada):



Se plantea ecuación de energía entre el dos puntos, punto 1 y punto 2

Ecuación 1
Velocidad real:

Ecuación 2
Cv: Coeficiente de corrección de la velocidad.
Este coeficiente tiene en cuentaaspectos que no se tienen en cuenta en la ecuación de energía como las perdidas por fricción y el factor de corrección de la energía cinética α.
Relación de áreas:


Siendo Cc= coeficiente de contracción

Po lo tanto remplazando la relación de áreas y la ecuación 2 en la fórmula de caudal nos queda:


Ecuación 3

Llamaremos Cd=Cv*Cc= coeficiente de descarga

Ecuación 4
Para unorificio de sección circular


Ecuación 5

Los coeficientes (Cv, Cc, Cd) son funciones exclusivamente del número de Reynolds.
Si el (NR>10^5) los coeficientes pueden tomar los siguientes valores constantes ya que son independientes del número de Reynolds:
Cv=0.99
Cc=0.61
Cd=0.60
Por medio de cálculos matemáticos y de cinemática para un movimiento parabólico.
Se tiene que lacoordenada (y) del punto (2).

Ecuación 6

Ecuación 7
Como =0 porque el orificio es practicado sobre una pared vertical La ecuación se reduce a:
Ecuación 8
Además por geometría se tiene que = la ecuación queda en términos de la trayectoria como:

Ecuación 10
De la ecuación de energía entre el punto C y el punto 2 se tiene

Despejando y sabiendo que= la ecuación...