UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA GEOLGICAMECNICA DE LOS FLUIDOS

TITULO: ORIFICIOS BAJO CARGA VARIABLEMARCO TERICOI. ORIFICIOS1. DEFINICINEn hidrulica, denominamos orificio, a una abertura de forma regular, que se ubica en la pared o el fondo de un recipiente, a travs del cual reparte el fluido contenido en dicho recipiente, mantenindose el contorno del orificio totalmente sumergido. Llamando a corriente lquida que sale del recipiente vena lquida o chorro.1. CLASIFICACIN DE LOS ORIFICIOS

1. Segn la forma:

1. Orificios circulares.1. Orificios rectangulares. 1. Orificios triangulares.1. Orificios trapezoidales1. Orificios elpticos.

Figura (I): Formas tpicas de orificios1. Segn su ubicacin.

1. Orificio lateral: Ubicado en la pared lateral del depsito.1. Orificio de fondo: Ubicado en la pared del fondo de depsito.

1. Segn la posicin respecto al plano de superficie libre

1. Horizontales, el plano del orificio es paralelo a la superficie libre.1. Verticales, el plano del orificio es perpendicular a la superficie libre.1. Inclinados, el plano del orificio forma un ngulo agudo con la superficie.

Orificio Horizontal

1. Segn la altura de carga, pueden ser:

1. Pequeo, Si la relacin entre la altura de carga y el dimetro del orificio es mayor que 2: 1. Grande, Si la relacin entre la alt. de carga y el dimetro del orificio es menor o igual que 2:

1. Segn el ancho de la pared

1. Orificios de pared delgada o estndar.Es un orificio de pared delgada, si el contacto de la vena lquida con la pared del recipiente es una lnea. O una arista donde e < 1.5a. Como se observa en la figura (II).

Figura (II): Orificio de pared delgada

1. Orificios de pared gruesa.Si el contacto es en una superficie se tratar de un orificio en pared gruesa.Teniendo la siguiente relacin: 1.5a < e < 2a Existiendo una adherencia del chorro lquido a la pared del orificio. Como se observa en la figura (III)

Figura (III): Orificio de pared gruesa

1. Segn su funcionamiento:

1. Orificios con descarga libre. En este caso el chorro fluye libremente en la atmsfera siguiendo una trayectoria parablica. Ver figura (IV).

Figura (IV): Orificio con descarga libre1. Orificios con descarga ahogada. Cuando el orificio descarga a otro tanque cuyo nivel est por arriba del canto inferior del orificio, se dice que la descarga es ahogada. El funcionamiento es idntico al orificio con descarga libre, pero se debe tener en cuenta que la carga h se mide entre la lmina de flujo antes y despus del orificio. Ver figura (V).

Figura (V): Orificio con descarga ahogada.1. COEFICIENTES DE FLUJO

Con el fin de tomar en cuenta parmetros no considerados en la formulacin terica de un fenmeno, se suelen considerar coeficientes de correccin a los valores tericos obtenidos que proporcionen valores reales.

El flujo a travs de orificios, vertederos y compuertas son ejemplos tpicos donde estos coeficientes encuentran aplicacin.

Coeficiente de descarga Cd:Es la relacin entre el caudal real que pasa a travs del orificio y el caudal terico.

1. TIEMPO DE VACIADO

1. TIEMPO DE NIVELACIN

OBJETIVOS Hallar el coeficiente de descarga Determinar el tiempo de vaciado Determinar el tiempo de nivelacinDATOS, PROCESAMIENTO Y ANLISISMATERIALES Cronometro Cinta Mtrica Marcador Recipiente graduado Recipientes de vidrio

Imagen N01: Materiales utilizados en la prctica.PROCEDIMIENTOI. PRIMER EXPERIMENTO 1. Medimos el dimetro del orificio, d=0.008m2. Determinamos la altura de carga h=0.30m3. Aforamos hasta dicha altura4. Calculamos el tiempo de vaciado de 2L de volumen repitiendo este proceso 10 veces.5. El caudal:

6. Hallar el coeficiente de descarga

NTIEMPOALTURA DE CARGA (m)LITROS DE AGUA (m3)RADIO(m)REA DEL ORIFICIO(m2)CAUDAL (Q)(m/s)

119.340.300.0020.0040.000050265440.000103413

219.50.000102564

319.280.000103734

420.120.000099404

519.80.000101010

619.380.000103199

719.20.000104167

819.190.000104221

919.380.000103199

1019.50.000102564

Tabla N01:datos del caudal obtenido en cada tiempoPROMEDIO0.000102747

Cd0.844152767

II. SEGUNDO EXPERIMENTO0. Medimos el dimetro del orificio, d=0.008m0. Determinamos la altura de carga h=30cm0. Aforamos hasta dicha altura0. Calculamos el tiempo de vaciado terico:

NTIEMPO (s)H (m) RADIO(m)REA DEL ORIFICIO(m2)REA DEL RECIPIENTE (m2)

13420.30.0040.000050265440.057

2340

3343

4341

5339

6340

7338

8343

9342

10341

PROMEDIO340.9TablaN02: Datos para determinar el tiempo de vaciado.

0. Calculamos el tiempo de vaciado experimental:

III. TERCER EXPERIMENTO1. Medimos el dimetro del orificio, d=1,4 cm2. Consideramos las diferencias de alturas; h=19,4 cm para determinar el tiempo de nivelacin.3. Sellamos el orificio y vertimos agua hasta obtener la diferencia de altura.4. Calculamos el tiempo de nivelacin terico del sistema.

5. Calculamos el tiempo de nivelacin experimental del sistema.

NTIEMPO(s)H (m)RADIO DEL ORIFICIO(m)REA DEL ORIFICIO(m2)REA DEL DEPSITO 1(m2)REA DEL DEPSITO 2(m2)TIEM. EXPE(s)TIEMPO TERICO(s)

1780.1940.0060.00011309724000.0890.0677.174.7984736

276

377

477

577

678

777

878

976

1076

1178

1277

1377

1477

Tabla N 03: Datos para determinar el tiempo de nivelacin

CONCLUSIONES Determinamos un coeficiente de descarga igual a :

Se determin un tiempo de vaciado experimental :

Se Calcul un tiempo de vaciado terico :

Se determin el tiempo de nivelacin experimental:

Se comprob el tiempo de nivelacin terico:

BIBLIOGRAFA

Acevedo N., J. M. y Acosta A., G. Manual de Hidrulica. Sexta edicin. Harla, S. A. de C. V. Mxico, 1976.

Sotelo A., G., Hidrulica general. Volumen I, Editorial LIMUSA S.A. Sexta edicin, Mxico, 1982.

ANEXOS

Imagen N02: Integrantes del grupo 03 en laboratorio realizando la prctica de Orificios bajo carga variable

Imagen N03: Midiendo la altura de carga

Imagen N04: Vertimos agua hasta obtener la altura de carga

Imagen N05: Medimos el tiempo de descarga

Imagen N06: Se observa el vaciado del lquido describiendo una forma parablica

Imagen N07: Desnivel inicial del agua

Imagen N08: Midiendo la variacin de altura

Imagen N09: Se muestra la nivelacin del lquido13