LABORATORIO DE ORIFIOCOS DE DESCARGA LIBRE

...

Para un chorro con descarga libre se pueden establecer las siguientes relaciones entre las componentes de la velocidad en cada punto:

[pic 16]

[pic 17]

Las coordenadas (x,y) del punto 2 se pueden obtener a partir de la cinemática:

[pic 18]

[pic 19]

Al eliminar t se obtiene que y en función de x y de las velocidades en la sección contraída es:

[pic 20]

Velocidad real contraída, en este caso como la pared en la que se encuentra el orificio es vertical, la velocidad en la sección contraída es la misma que la componente x.

[pic 21]

Ecuación No 5 “Velocidad real”

Conocidas estas expresiones se determina el coeficiente de velocidad, y conocido el caudal se obtiene el coeficiente de descarga, con el cual es posible determinar el coeficiente de contracción y el área contraída.

PERDIDAS DE ENERGIA

Si en el planteamiento de la ecuación de Bernoulli se incluyen las pérdidas de energía se tiene que:

[pic 22]

Ecuación No 6 “Perdidas de energía.

-

ESQUEMA

Él esquema está conformado de la siguiente manera y se muestra en la siguiente figura.

- Tanque metálico de sección transversal rectangular.

Una de las paredes con mayor diámetro es de vidrio mientras que las paredes donde se encuentran los orificios es de acrílico transparente. El tanque dispone de un sistema de alimentación y un sistema de excesos que permiten garantizar un nivel constante.

- Tres orificios de sección circular y un orificio de sección cuadrada perforado en diferente posición vertical sobre una de las paredes del tanque.

- Canal en acrílico para recoger el caudal evacuado por orificios que descargan libremente.

- Tanque y probeta para medida volumétrica de caudales.

- Tapones de caucho.

- Cronometro.

[pic 23]

[pic 24]

INSTRUMENTACIÓN

[pic 25]

1 ms

24 h

CRONOMETRO

PRECISIÓN

CAPACIDAD

[pic 26]

mL

50 mL

PROBETA

PRECISIÓN

CAPACIDAD

[pic 27]

1 °C

50 °C

TERMOMETRO

PRECISIÓN

CAPACIDAD

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1 mm

3 m

FLEXOMETRO

PRECISIÓN

CAPACIDAD

Tabla No 1 “instrumentación”

PROCEDIMIENTO

- Seleccionar uno de los orificios de las secciones circulares, preferiblemente que se encuentre en la parte inferior, determinar experimentalmente los coeficientes de velocidad, contracción y descarga, a partir de la trayectoria del chorro y del caudal medido volumétricamente. Los coeficientes deben determinarse para diferentes valores del número de Reynolds. Es necesario realizar como mínimo 5 experimentos y en cada uno calcular las pérdidas de energía

- Representar los diferentes valores de los coeficientes en un gráfico típico de variación de los coeficientes en función del número de Reynolds

- Repetir pasos uno y dos para un orificio de sección cuadrada.

- Descargar simultáneamente y libremente dos orificios manteniendo constante el nivel del tanque. Determinar experimentalmente el punto de cruce de los dos chorros con respecto a un nivel de referencia que pase por el fondo del canal de evacuación

- Colocar los tapones a todos los orificios y llenar el tanque hasta cierto nivel, cuyo valor es preciso determinar. Verificar que el caudal de alimentación al tanque sea cero. Destapar solo uno de los orificios y determinar el tiempo de evacuación del depósito hasta el centro de gravedad del orificio destapado.

- Nuevamente colocar los tapones a todos los orificios y llenar el tanque hasta su nivel máximo. Destapar de manera simultánea los 3 orificios de sección circular y determinar de manera experimental el tiempo que se tarda en:

- Evacuar el volumen que se encuentra por encima del centro de gravedad del orificio ubicado en la parte superior

- Evacuar el volumen que se encuentra entre el centro de gravedad del orificio superior y el centro de gravedad del orificio intermedio

- Evacuar el volumen que se encuentra por encima el orificio inferior

- Evacuar todo el deposito con los 3 orificios

DATOS TOMADOS EN EL LABORATORIO

[pic 29] [pic 30] [pic 31]

“Imágenes tomadas en el laboratorio”

Volumen del tanque

Tabla 2 Datos para el volumen del tanque

Altura (cm)

69,8

Base (cm)

68,5