INFORME DE FLUIDOS. INFORME DE LABORATORIO

...

Con, t: tiempo de desagüe [s].

Ar: Área del recipiente [[pic 21][pic 22]].

h1: Altura inicial de la descarga [m]

h2: Altura final de la descarga [m]

Cq: Coeficiente del caudal.

A0: Área del orificio [[pic 23][pic 24]].

g: Aceleración gravedad [m/[pic 25][pic 26]].

Nota: Se considerará, a lo largo del informe, aceleración de gravedad (g) como 9,8 [m/[pic 27][pic 28]].

Objetivos de la experiencia

Objetivo general:

- Observar, estudiar, analizar y comparar la descarga libre de fluidos líquidos a través de cuatro diversos reguladores de caudal o boquillas.

Objetivo principal:

- Determinar u obtener, experimentalmente, coeficientes de contracción, velocidad y coeficiente de caudal para todas las boquillas.

- A partir de la trayectoria del fluido en cada caso, confrontarlas entre sí y concluir acerca del alcance de cada uno.

- En forma teórica y práctica, establecer el tiempo que demora vaciar determinada parte del estanque.

- Establecer, además, el caudal obtenido en cada tipo de orificio.

Desarrollo

Materiales utilizados:

- Estanque superior (con tapón manual) e inferior con agua recirculando en su interior.

- Bomba de agua.

- Pie de metro.

- Cinta métrica.

- Termómetro digital.

- Cubeta graduada.

- Cronómetro.

- Lámpara.

- Cuatro tipos de boquillas para modificar la salida del agua en el estanque superior (arista viva, tubo, sin contracción y tobera).

Esquema de la experiencia:

[pic 29]

Procedimiento experimental (Los pasos a seguir son):

- Luego del reconocimiento de los materiales y herramientas a utilizar, se debió asegurar que el nivel del agua del estanque superior marcara más de 25 centímetros en el capilar de vidrio, en el caso de que no fuese así, se debió hacer andar la bomba, de modo que el agua en el estanque inferior subiera al superior.

- A partir de esto, con el sistema aún en reposo y con el tapón o membrana de goma ubicada de manera óptima, se procedió a calcular el volumen total del estanque superior, y la temperatura del agua con un termómetro digital:

Vol(total) = (0,7*0,7*0,25) = 0,1225 [pic 30][pic 31]].

Tº obtenida = 21,2ºC

- Luego, con todo lo anterior listo y para comenzar la experiencia en sí, se debió medir el diámetro de la primera boquilla a emplear (Tobera) y después, situarla en el respectivo orificio del estanque superior. Posterior a esto, se retiró el tapón del estanque con la intensión de que el fluido avanzara libremente por el orificio, con esto, se obtuvieron diferentes mediciones, tanto como la curva resultada que describe el orificio, la distancia máxima que recorrió dicha curva, la vena contracta medida con un pie de metro, el volumen de líquido extraído en un recipiente graduado a partir de un determinado tiempo medido en cronómetro.

Todo el proceso y medición indicada en el párrafo anterior, se repitió para las diferentes boquillas en este orden: tobera, canto afilado, pared gruesa, tubo estándar. Cada una de las mediciones y observaciones previas, debieron ser registradas en una tabla, a excepción de los diámetros, tanto de la boquilla, como de la vena contracta, puesto que éstos no cambian. Además, es importante mencionar que, al término de las mediciones de cada boquilla, se debía encender la bomba, de modo que el capilar de vidrio del estanque superior volviera a estar sobre 25 centímetros.

[pic 32] [pic 33]

[pic 34] [pic 35]

- En cuanto se iban obteniendo los diversos datos, se ordenaron en la siguiente tabla, además de calcular el caudal generado (Q) por el volumen de líquido extraído (Vol), el tiempo exacto de demora (t), la distancia máxima recorrida por la curva, la velocidad media de cada medición (V) y un caudal promedio (Qp) de los tres intentos por cada tipo de orificio. En la siguiente tabla, se muestran las mediciones y los resultados matemáticos:

Datos

Tobera

Canto afilado

Pared gruesa

Tubo estándar

Y(x=0)

20 cm

19.5 cm

20 cm

20cm

X(y=0)

40 cm

39 cm

39 cm

39 cm

(x1,y1)

(10,18.5) cm

(10,18) cm

(10,17.5)cm

(10,18) cm

(x2,y2)

(20,14.5) cm

(20,14.5) cm

(20,13.5)cm

(20,14) cm

(x3,y3)

(30,10.5) cm

(30,9) cm

(30,8)cm

(30,8) cm

Diámetro vena contracto

14 mm