LABORATORIO LABORATORIO DE FISICA

[pic 1][pic 2]

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE FISICA 2

LABORATORIO 4

       ESTUDIANTE:  UNIV. CAMILA FERNANDA CARVALLO RIVERA

TITULO: DESCARGA POR ORIFICIOS

GRUPO: K

CARRERA: ING. INDUSTRIAL

DOCENTE: RENÉ DELGADO SALGUERO

FECHA DE REALIZACION: 6 DE ABRIL DE 2018

FECHA DE ENTREGA: 13 DE ABRIL DE 2018[pic 3]

LA PAZ – BOLIVIA

Índice

DESCARGA POR ORIFICIOS        2

1.        OBJETIVO:        2

2.        FUNADAMENTO TEORICO:        2

3.        MATERIALES Y EQUIPO:        5

4.        PROCEDIMIENTO:        5

5.        CALCULOS Y ANÁLISIS DE GRÁFICAS (ANÁLISIS DE DATOS).        6

6.  CONCLUSIONES:        9

7.  CUESTIONARIO:        9

8.  BIBLIOGRAFÍA:        9

INFORME Nº 4

DESCARGA POR ORIFICIOS

1. OBJETIVO:

• Estudiar el escurrimiento de un fluido de un orificio practicando en la pared lateral de un recipiente de sección constante para luego determinar los coeficientes de descarga, velocidad y contracción.

1. FUNADAMENTO TEORICO:

 Podemos definir un orificio como una simple abertura de contorno serrado practicado en la pared de un depósito que almacena un fluido [pic 4]

En la figura 1 se observa un recipiente de forma cilíndrica que contiene un líquido (agua) una altura H por encima del orificio practicado en la pared lateral. Aplicando la ecuación de Bernoulli en los puntos (1) y (2) y adoptando un nivel de referencia en el punto (2), se tiene:

[pic 5]

Como los puntos (1) y (2) están bajo la influencia de la presión atmosférica y la velocidad en el punto (1) es despreciable comparada con la velocidad originada en el punto (2) la ecuación (1) se reduce a:

[pic 6]

La ecuación de continuidad el caudal que escurre por el orificio será:

[pic 7]

[pic 8]

 Las ecuaciones mostradas hasta ahora consideradas nos conducen a calcular los valores ideales tanto para el caudal como para la velocidad de salida.

En la práctica estos valores son menores a los ideales por distintos factores como ser la contracción de las líneas de corriente al atravesar el orificio, perdidas de energía por fricción, etc.

Para obtener resultados más reales, se introducen ciertos factores de corrección.

Coeficiente de contracción ()[pic 9]

Se define el coeficiente de contracción como la relación entre el área de la vena contraída del líquido al abandonar el líquido y el área del orificio

[pic 10]

Coeficiente de velocidad ()[pic 11]

Se la relación de la velocidad real y la velocidad ideal de salida.

[pic 12]

Coeficiente de descarga ()[pic 13]

Se define como la relación del caudal de descarga real con relación al caudal ideal de descarga.

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La ec. (6) se puede escribir de la siguiente forma:

[pic 17]

El coeficiente de descarga es el factor de corrección para determinar el caudal real:

[pic 18]

Sin embargo, en nuestro caso al vaciarse le recipiente, la altura varía en función del tiempo es decir que para un intervalo de tiempo “dt” un pequeño volumen “dV” es evacuado disminuyendo la altura de carga un “dh”.

También se define el caudal el volumen evacuado en un cierto intervalo de tiempo

Tomando en cuenta la notación diferencial:

[pic 19]

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El signo negativo indica que el volumen del líquido disminuye al transcurrir el tiempo (el recipiente se vacía).

Analizando la figura 2:

[pic 22][pic 21]

Remplazando (9) y (12) en (11) se obtiene:

[pic 23]

Ecuación que nos permite efectuar el análisis del vaciado del recipiente hasta una cierta altura “h” por debajo de la altura de carga inicial:

[pic 24]

Integrando:

[pic 25]

[pic 26]

Por otra parte si efectuamos un análisis sistemático las características del movimiento de las partículas del fluido una vez que abandonan el recipiente tenemos (figura  2).

[pic 28][pic 27]

S[pic 29]

Entonces: [pic 30]

Empleando esta ecuación se puede determinar la velocidad real de salida en función de la distancia.

Remplazando en la ec. (5) se tiene:

[pic 31]

Una vez conocidos [pic 32] y [pic 33] se puede determinar [pic 34] de la manera siguiente:

                                            [pic 35]

1. MATERIALES Y EQUIPO:

•  Recipiente cilíndrico con orificio circular lateral.
• Base de precipitados.
• Regla graduada en milímetros.
• Vernier.
• Cronometro.

1. PROCEDIMIENTO:

Coeficiente de descarga[pic 36]

1. Colocamos él tuvo en posición vertical.
2. Medimos con el vernier los diámetros del recipiente y orificio.
3. Cerramos el orificio y llenamos de agua hasta una altura “H”.
4. Marcamos luego una altura “h” por debajo de la altura de carga y medimos el tiempo que emplea el nivel del líquido en descender a la altura de estudio.
5. Repetimos el procedimiento anterior cinco veces para cada altura “h”.
6. Repetimos los demás procedimientos de los incisos d) y e) para seis alturas “h” diferentes.
7. Llenamos la hoja de datos.

Coeficiente de velocidad [pic 37]

1. Cerramos el orificio y llenamos el tubo con agua hasta una altura de carga “H”.
2. Medimos la altura “Y” desde el orificio hasta el suelo.
3. Escoger seis alturas en la escala existente del tubo y efectuamos marcas correspondientes.
4. Destapamos el orificio hasta que el agua comience a descender. Una persona debe observar el nivel del tuvo y cuando este coincida con la altura “H” en estudio deberá indicar a una segunda persona para que esta en ese instante marque en suelo el respectivo alcance S.
5. Obtener por lo menos seis pares  de (H,S) y esto se puede lograr efectuando marcas

sucesivas en el suelo de diferentes alturas “H” escogidas aprovechando el vaciado del tuvo.

1. Repetimos el procedimiento de los incisos d) y e) dos veces para la misma altura “H”.
2. Anotamos en la tabla con valores promedio.

1. CALCULOS Y ANÁLISIS DE GRÁFICAS (ANÁLISIS DE DATOS).

Diámetro del tubo:             [pic 38]

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