Determinacion Del Coeficiente De Descarga

DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE DESCARGA BAJO CARGA CONSTANTE

INTRODUCCION

Un chorro libre es considerado como un flujo fluido que fluye desde un conducto hacia una zona relativamente grande que contiene fluido, el cual tiene una velocidad respecto al chorro que es paralela a la dirección del flujo en el chorro.

Los orificios intervienen en el diseño de muchas estructuras hidráulicas y para la medida o aforo de los fluidos que escurren.

Orificio, es cualquier abertura que tiene un perímetro cerrado y que se hace en un muro o división. Sus formas son muy variadas, aunque los más empleados son los circulares y rectangulares. (Serway, 2008)

Se considera un orificio de pared delgada a aquel en donde una placa o pared de espesor pequeño medible ha sido taladrada por un agujero y se a producido una arista aguda bien definida en la superficie interior de la placa.

Cualquier fluido que escurra a través de un orificio que tenga una pared delgada presenta las siguientes características: conforme la corriente sale del orificio, gradualmente se contrae para formar un chorro cuya área de sección transversal es menor que la del orificio. Esto se debe al hecho de que las partículas separadas, estando próximas a la pared interior, tienen un movimiento a lo largo de esa pared hacia el orificio, que no puede cambiarse bruscamente en dirección a la arista de éste.(Tippens, 2007)

El coeficiente de descarga es un factor adimensional característico de la válvula, que permite calcular el caudal (Q) con el que desembalsa una válvula en función del nivel del fluido en el embalse o reserva (Δh), a diferencia del coeficiente de caudal, el coeficiente de descarga es adimensional y prácticamente de valor constante para cualquier diámetro de un mismo modelo. Los fabricantes suelen facilitar el coeficiente de descarga de la válvula en posición totalmente abierta, es decir máxima descarga. Contra mayor es el valor del coeficiente, a una misma diferencia de altura del embalse, más caudal y por lo tanto más rápido podrá desembalsarse el depósito a través de la válvula

La velocidad del chorro que sale por un único agujero en un recipiente es directamente proporcional a la raíz cuadrada de dos veces el valor de la aceleración de la gravedad multiplicada por la altura a la que se encuentra el nivel del fluido a partir del agujero. (ESCOBAR Alicia, 2003).

OBJETIVOS

Objetivo General

Identificar la variación del caudal mediante diferentes alturas.

Objetivos Específicos

Determinar el coeficiente de velocidad mediante la práctica realizada.

Calcular el coeficiente de descarga para dos orificios pequeños.

MATERIALES

Hydraulic Bench

Aparato de orificio y chorro

Cronometro

Regla

PROCEDIMIENTO

Se encendió la bomba y se abrió la válvula bench gradualmente, se ajustó la válvula para dar un nivel de agua de 2 a 3mm por encima del nivel de rebose. Se procedió a medir el caudal mediante la recolección cronometrada con el cilindro de medida proporcionada y teniendo en cuenta el valor de la altura del depósito. Se repitió el proceso con diferentes cabezas y diferentes orificios ajustando el nivel del tubo de desbordamiento.

DATOS OBTENIDOS

Tabla # 1: datos obtenidos para el orificio de 6mm

Diámetro Orificio (m) Cabeza (H) (m) Volumen V (m^3) Tiempo T (seg) Alturas en y Alturas en x

1 0.006 0.38 0.00025 5.38 0 0

2 0.006 0.38 0.00025 5.7 0.5 0.6

3 0.006 0.38 0.00025 5.32 1.2 1.5

4 0.006 0.38 0.00025 5.2 2.5 3

5 0.006 0.38 0.00025 5.53 4 4.7

6 0.006 0.38 0.00025 5.57 6 7

8.2 9.7

10.7 12.7

Tabla # 2: Datos obtenidos para el orificio de 3mm

Diametro Orificio (m) Cabeza (H) (m) Volumen V (m^3) Tiempo T (seg) Alturas en y Alturas en x

1 0.003 0.33 0.00025 21.37 0 0

2 0.003 0.33 0.00025 21.5 0.5 0.6

3 0.003 0.33 0.00025 21.34 1.2 1.5

4 0.003 0.33 0.00025 21.4 2.5 3

5 0.003 0.33 0.00025 21.44 4 4.7

6 0.003 0.33 0.00025 21.5 6 7

8.2 9.7

10.7 12.7

TABLA N° 03. “DATOS CON EL DIAMETRO DE 6mm”

DIAMETRO

ORIFICIO

D

(m) CABEZA

H

(m) VOLUMEN

V

(m3) TIEMPO

T

(seg) ESPACIO

X

(m) ALTURA

Y

(m)

1 6*10-³ 0,37 2,5*10-4 4,78 0,05 0

2 6*10-³ 0,37 2,5*10-4 4,92 0,1 0,006

3 6*10-³ 0,37 2,5*10-4 4,81 0,15 0,015

4 6*10-³ 0,37 2,5*10-4 4,96 0,20 0,027

5 6*10-³ 0,37 2,5*10-4 5,00 0,25 0,043

6 6*10-³ 0,37 2,5*10-4 4,80 0,30 0,062

7 0,35 0,083

8 0,40 0,185

Elaborado por: Caiza, Goyes, Paredes

Fuente: Lab. de Fisica de la FCIAL

TABLA N° 04. “DATOS CON EL DIAMETRO DE 6mm”

DIAMETRO

ORIFICIO

D

(m) CABEZA

H

(m) VOLUMEN

V

(m3) TIEMPO

T

(seg) ESPACIO

X

(m) ALTURA

Y

(m)

1 6*10-³ 0,36 2,5*10-4 6,54 0,05 0

2 6*10-³ 0,36 2,5*10-4 6,70 0,1 0,008

3 6*10-³ 0,36 2,5*10-4 5,09 0,15 0,018

4 6*10-³ 0,36 2,5*10-4 4,98 0,20 0,034

5 6*10-³ 0,36 2,5*10-4 5,59 0,25 0,05

6 6*10-³ 0,36 2,5*10-4 5,43 0,30 0,071

7 0,35 0,097

8 0,40 0,123

TABLA N° 05. “DATOS CON EL DIAMETRO DE 6mm”

DIAMETRO

ORIFICIO

D

(m) CABEZA

H

(m) VOLUMEN

V

(m3) TIEMPO

T

(seg) ESPACIO

X

(m) ALTURA

Y

(m)

1 6*10-³ 0,35 2,5*10-4 4,91 0,05 0

2 6*10-³ 0,35 2,5*10-4 4,95 0,1 0,017

3 6*10-³ 0,35 2,5*10-4 5,70 0,15 0,031

4 6*10-³ 0,35 2,5*10-4 5,56 0,20 0,048

5 6*10-³ 0,35 2,5*10-4 5,25 0,25 0,059

6 6*10-³ 0,35 2,5*10-4 5,25 0,30 0,095

7 0,35 0,082

8 0,40 0,123

Elaborado por: Caiza, Goyes, Paredes

Fuente: Lab. de Fisica de la FCIAL

TABLA N° 06. “DATOS CON EL DIAMETRO DE 6mm”

DIAMETRO

ORIFICIO

D

(m) CABEZA

H

(m) VOLUMEN

V

(m3) TIEMPO

T

(seg) ESPACIO

X

(m) ALTURA

Y

(m)

1 6*10-³ 0,34 2,5*10-4 5,72 0,05 0

2 6*10-³ 0,34 2,5*10-4 5,83 0,1 0,006

3 6*10-³ 0,34 2,5*10-4 5,15 0,15 0,014

4 6*10-³ 0,34 2,5*10-4 5,32 0,20 0,029

5 6*10-³ 0,34 2,5*10-4 5,19 0,25 0,05

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