Descarga Libre Por Orificio

FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA ING. HUATUCO GONZALES, Mario

INFORME Nº 013 – G3 – UPLA – 12 DE LA UEC LABORATORIO DE MEC. DE FLUIDOS E HIDRAULICA

1. DATOS GENERALES

1.1. Tema: DESCARGA LIBRE POR ORIFICIO.

1.2. Fecha:

FECHA DEL ENSAYO : 27 DE NOVIEMBRE DE 2012.

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME : 04 DE DICIEMBRE DE 2012.

1.3. Lugar:

Departamento : Junín

Provincia : Huancayo

Distrito : Huancayo

Lugar : Facultad de Ingeniería – Giráldez.

Anexo : Laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica.

1.4. Participante: RUPAY VARGAS, Marcos Josué.

1.5. Modulo:

FME – 04

2. OBJETIVO

DETERMINAR EL COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN, COEFICIENTE DE VELOCIDAD, Y

COEFICIENTE DE GASTO Ó CAUDAL PARA LA TOBERA DE PARED DELGADA TIPO

DIAFRAGMA.

3. EQUIPOS Y/O MATERIALES

Equipo de Descargas por Orificio– FME 04.



Banco Hidraúlico - FME 00

Cronómetro

Jarra graduada en mililitros.



Tobera tipo Diafragma.

4. PROCEDIMIENTO

4.1. El equipo de descarga por orificio (FME - 04), se instaló sobre el banco hidráulico.

4.2. Se enciende el banco hidraúlico.

4.3. Se gradúa a un caudal constante del flujo en el equipo FME - 04

4.4. Primero se selecciona el tipo de tobera (en nuestro caso tobera tipo diafragma), después se

procede a medir el caudal del flujo con la ayuda de una jarra graduada y un cronómetro.

4.5. Luego se procede a dar lectura las alturas de tubo piezométrico y del tubo pitot.

4.6. Con la ayuda de una cuchilla (en forma de estilete), se procede a medir el diametro contraido de

la vena de agua.

4.7. En el presente ensayo se repitió cinco veces los pasos 4.4 hasta 4.6. Pero con distintas

graduaciones del caudal del fluido.

5. TABLA DE REGISTROS

5.1. TABLA N° 01: En esta tabla se registraron los volúmenes, el tiempo, la altura del tubo

piezométrico, la altura del tubo pitot, y el diámetro contraido.

Di(mm) 13

N° VOLÚMEN

(lt) TIEMPO (s) H (mm) H'(mm) Dc (mm)

1 1.000 4.0 164 158 11.010

2 0.975 3.6 195 167 10.470

3 0.960 3.4 242 233 10.195

4 0.925 3.1 252 245 10.040

5 0.975 3.2 253 245 11.360

6. TABLA DE DATOS PROCESADOS

6.1. CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE CONTRACCIÓN, DE VELOCIDAD, Y DE

GASTO Ó CAUDAL.

Calculo de los caudales.



Entoces:

⁄

Calculo del Coeficiente de Contracción (Cc):

(

)

(

)

Calculo del Coeficiente de Velocidad (Cv):

√

√ √

√

Calculo del Coeficiente de Gasto ó Caudal (Cq):

N° VOLÚMEN

(m3) TIEMPO (s) H (m) H'(m) Dc (mm) ∆H (m) Q (m3/s) Cc Cv Cq

1 1.00E-03 4.0 0.164 0.158 11.010 0.006 2.50E-04 0.717 0.191 0.137

2 9.75E-04 3.6 0.195 0.167 10.470 0.028 2.71E-04 0.649 0.379 0.246

3 9.60E-04 3.4 0.242 0.233 10.195 0.009 2.82E-04 0.615 0.193 0.119

4 9.25E-04 3.1 0.252 0.245 10.040 0.007 2.98E-04 0.596 0.167 0.099

5 9.75E-04 3.2 0.253 0.245 11.360 0.008 3.05E-04 0.764 0.178 0.136



Cuadro resumido de calculos:

N° Q (m3/s) Cc Cv Cq Log Q Log Cc Log Cv Log Cq

1 2.50E-04 0.717 0.191 0.137 -3.6021 -0.1443 -0.7183 -0.8627

2 2.71E-04 0.649 0.379 0.246 -3.5673 -0.1880 -0.4214 -0.6094

3 2.82E-04 0.615 0.193 0.119 -3.5492 -0.2111 -0.7148 -0.9259

4 2.98E-04 0.596 0.167 0.099 -3.5252 -0.2244 -0.7782 -1.0026

5 3.05E-04 0.764 0.178 0.136 -3.5161 -0.1171 -0.7500 -0.8671

GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN VS EL CAUDAL:

0.55

0.59

0.63

0.67

0.71

0.75

2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-04

Co

efi

cie

nte

de

Co

ntr

acci

ón

C

c

Caudal - Q m3/s

Cc vs Q

-0.24

-0.22

-0.20

-0.18

-0.16

-0.14

-3.62 -3.60 -3.58 -3.56 -3.54 -3.52

Log

Cc

Log Q

Log Cc vs Log Q



GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE VELOCIDAD VS EL CAUDAL:

0.16

0.17

0.18

0.19

0.20

2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-04

Co

efi

cie

nte

de

Ve

loci

dad

C

v

Caudal - Q (m3/s)

Cv vs Q

-0.80

-0.78

-0.76

-0.74

-0.72

-0.70

-3.62 -3.60 -3.58 -3.56 -3.54 -3.52

Log

Cv

Log Q

Log Cv vs Log Q



GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE GASTO Ó CAUDAL VS EL CAUDAL:

0.09

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-04

Co

efi

cie

nte

de

Gas

to

Cq

Caudal - Q (m3/s)

Cq vs Q

-1.04

-1.00

-0.96

-0.92

-0.88

-0.84

-3.62 -3.60 -3.58 -3.56 -3.54 -3.52

Log

Cq

Log Q

Log Cq vs Log Q



CONCLUSIONES:

1. Para el calculo de los coeficientes de contracción, velocidad, y gasto ó caudal; se

utilizaron las siguientes formulas:

(

)

Donde:

Cc : Coeficiente de Contracción (adimensional).

Dr : Diámetro real (mm ó m).

Dt : Diámetro teórico (mm ó m).

√

Donde:

Cc : Coeficiente de Velocidad (adimensional).

H : Altura piezométrica (mm ó m).

∆H : Altura real o cinética(mm ó m).

Donde:


Cv : Coeficiente de Velocidad (adimensional).

Cq : Coeficiente de Gasto ó Caudal (adimensional).

2. Se concluye que, cuando incrementa el caudal, el coeficiente de contracción (Cc),

disminuye.

A mayor caudal. Menor coeficiente de contracción (Cc).

A menor caudal. Mayor coeficiente de contracción (Cc).



3. Se concluye que las lecturas tomadas en el caudal N° 02, de la altura del tubo

piezométrico y del tubo pitot, no se consideró en el calculo del coeficiente de velocidad

y el coeficiente de gasto ó caudal; porque la altura cinética (∆H) es demasiada como se

oberva en el cuadro.

N° H (mm) H'(mm) ∆H (mm)

2 195 167 28

4. Durante el ensayo se tiene un chorro de agua continuo por una tobera tipo diafragma de

diámetro constante, que varia su diámetro de acuerdo a la variación del caudal.

5. Se concluye que, cuando incrementa el caudal, el coeficiente de gasto o caudal (Cq),

disminuye.

A mayor caudal. Menor coeficiente de gasto caudal (Cq).

A menor caudal. Mayor coeficiente de gasto o caudal (Cq).

0.55

0.59

0.63

0.67

0.71

0.75

2.4E-04 2.6E-04 2.8E-04 3.0E-04 3.2E-04

Co

efi

cie

nte

de

Co

ntr

acci

ón

C

c

Caudal - Q m3/s

Cc vs Q

0.09

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

2.4E-04 2.6E-04 2.8E-04 3.0E-04 3.2E-04

Co

efi

cie

nte

de

Gas

to

Cq

Caudal - Q (m3/s)

Cq vs Q



RECOMENDACIONES:

1. En el presente ensayo para su análisis del coeficiente de contracción (Cc), de velocidad

(Cv), y de gasto o caudal (Cq); se recomienda emplear la siguiente fórmula, teniendo en

cuenta principalmente las unidades de cada término.

(

)

Donde:




√

Donde:

Cc : Coeficiente de Velocidad (adimensional).

H : Altura piezométrica (mm ó m).

∆H : Altura real o cinética(mm ó m).

Donde:




2. Para que se cumpla esta relación:

A mayor caudal. Menor coeficiente de contracción (Cc).

A menor caudal. Mayor coeficiente de contracción (Cc).

Se recomienda:

a. Realizar el ensayo con distintas graduaciones de caudal (desde un

caudal bajo hasta uno mayor).

b. Emplear las siguientes fórmulas, teniendo en cuenta principalmente las

unidades de cada término de la ecuación.

(

)



Donde:




3. Cuando se realiza la lectura de la altura del tubo piezometricó y la altura del tubo de

pitot, se recomienda que se realice cuando el fluido este estable, también se

recomienda tener en cuenta que la altura del tubo piezométrico tiene que ser mayor al

tubo de pitot.

4. Se recomienda que cuando se toma la lectura del diámetro contraido ó real (Dr), debe ir

diminuyendo, según se va incrementadndo el caudal. De lo contrario no tomar en

cuenta volver a realizar la medición del diámetro contraido o real.

5. Para que se cumpla esta relación:

A mayor caudal. Menor coeficiente de gasto caudal (Cq).

A menor caudal. Mayor coeficiente de gasto o caudal (Cq).

Se recomienda:

a. Realizar el ensayo con distintas graduaciones de caudal (desde un

caudal bajo hasta uno mayor).

b. Emplear las siguientes fórmulas, teniendo en cuenta principalmente las

unidades de cada término de la ecuación.

Donde:




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