DESCARAGA POR ORIFICIOS

DESCARGA POR ORIFICIOS

OBJETIVOS

-Validar la ecuación de descarga por orificios.

-Encontrar los coeficientes de descarga de la velocidad y contracción delos equipos usados en el laboratorio.

PARTE 1

DESCRIPCION DEL EXPERIMENTO

Obtención de medidas de los parámetros constantes.-

Medir los valores de diámetro de un tubo interno y externo para hallar sus respectivas áreas (a, A) con A=(πD^2)/4 ;a=(πd^2)/4

Demarcar con la cinta los valores de H_i-h_i al mantener H_i constante se obtendría: Z_i=(√(H_i )-√(h_i ))

Medir la distancia L vertical desde el piso al centro del orificio.

Marcar el punto centro de coordenadas con la ayuda de una plomada.

Obtención de medidas para el coeficiente de descarga

Instalar el tubo vertical de modo que el chorro salga horizontalmente del orificio ayúdese con una plomada.

Seleccionar un recipiente para evacuar el agua vertida.

Marcar con una cinta al menos 6 niveles de h_i escoja un valor mayor a 10cm para h_n .

Controle con un cronometro el tiempo de descarga para las diferentes relaciones H y h

Repetir el proceso para las diferentes alturas h_i

Para no tener que llenar el tubo con agua, debe taparse el orificio para evitar que el líquido se derrame insulsamente mientras se recaban lecturas del volumen evacuado.

Obtención de medidas para determinar el coeficiente de velocidad

Llenar nuevamente el recipiente hasta la altura H manteniendo el orificio cerrado

Destapar el orificio y a medida que el agua está bajando se deben medir los pares (S_o,h_i ) ello permitirá calcular la velocidad real de salida.

Se puede emplear una tiza para marcar los desplazamientos S_i.

Deben obtenerse al menos 6 parejas de datos de h y su correspondiente s.

PARTE 2.-

PARTE TEORICA.-

Consideremos el proceso de vaciado o descarga por gravedad de un depósito lleno inicialmente de un líquido de densidad. El deposito cuya área de base es A está abierto a la atmosfera donde la presión de la atmosfera es la misma que se mantiene constante la descargase da por una boquilla de área “a” que se encuentra en la profundidad “h” respecto a su posición inicial

Contracción del flujo.-

La contracción del flujo se da por la forma de la boquilla la forma dirige el flujo dependen de la forma geométrica de este, el área del flujo de vaciado puede varia o puede generar puntos depresiones en las arista del orificio desgastándolo creando un punto de presión constante

Orificio de pared delgada.-

Desde el punto de vista hidráulico, los orificios son perforaciones, absolutamente de forma regular y perímetro cerrado, colocador por debajo de la superficie libre del líquido en depósitos o almacenamientos, tanques o canales. Su clasificación puede realizarse de acuerdo con las condiciones de trabajo, es decir, descargando libremente, ahogados parcialmente o sumergidos o a presión en el interior de una tubería. De la misma manera la clasificación puede realizarse de acuerdo con su forma circular, cuadrada, rectangular, triangular, etc. Según el espesor de la pared, pueden ser de pared delgada o de pared gruesa (ver figura 1).

A la corriente líquida que sale del recipiente se la llama vena líquida o chorro. Si el contacto de la vena líquida con la pared tiene lugar en una línea estaremos en presencia de un orificio en pared delgada. Si el contacto es en una superficie se tratará de un orificio en pared gruesa.

En la práctica, se suele considerar:

- Pared delgada: e=1/(2D_0 )

- Pared gruesa: e>3D_0

Reducción de la velocidad.-

La velocidad para un caso ideal ya se comprobó por Torricelli que es v=√2gH esta es la velocidad de descarga par un caso ideal. Pero en estos caso no se consideró la viscosidad del fluido tampoco el rozamiento con los muros, él movimiento de un flujo está caracterizado por un plano de perfil de velocidad. En el caso del flujo real de un fluido se toman 2 opciones el laminar de poca velocidad y viscosidad alta y el turbulento de alta velocidad y viscosidad baja.

La velocidad promedio “v” para la tubería ideal es mayor que la velocidad promedio “v” de las tuberías reales (laminar y turbulento) consecuentemente se tiene:

v_r=C_v*v al ser v_r<v,entoces C_v<1

Numero de Reynolds.-

El número de Reynolds es un valor adimensional que evalúa si un flujo es laminar o turbulento se calcula con la ecuación Re=ρvD/n , Reynolds encontró que el flujo de una tubería permanece laminar hasta los números “Re” (número de Reynolds)= 2000

DETERMINACION DE EL COEFIECIENTE DE DESCARGA

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Si el área transversal del recipiente A1 es muy grande comparado con el área del orificio A2, la velocidad v1 de descenso del líquido en el punto 1 es despreciable

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