INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICAUNIDAD CULHUACANDESCARGA A TRAVES DE UN ORIFICIOALUMNOS:GRANADOS SANCHEZ EDUARDO JAVIERROMERO MARTINEZ RAFAELZECUA MEDINA JUAN ENRIQUE

PROFESOR: SANTILLAN LECHUGA EZEQUIEL A.

GRUPO: 6MM4

INDICEObjetivoPg. 3Diagrama unifilar del equipoPg. 3 Gua y descripcin de la Instalacin Pg. 4Marco Terico Pg. 5Mtodo de operacinPg. 7Datos Pg. 7Cuadro de datosPg. 9ClculosPg. 9Cuadro de resultadosPg. 9Conclusiones Pg. 10BibliografaPg. 10AnexosPg. 11

PRACTICA NO. 4. DESCARGA A TRAVES DE UN ORIFICIOOBJETIVO DE LA PRCTICADeterminar experimentalmente el gasto y los coeficientes de descarga, contraccin y velocidad para un orificio con carga constante.

DIAGRAMA UNIFILAR DEL EQUIPO

GUA Y DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN Contrapeso: Es una pesa que permite equilibrar el impulso de la palanca provocado por la salida del agua que se impacta sobre la mesa.

Casco esfrico: Es un semicrculo que recibe el impulso del agua a la salida de la tubera, la cual transmite un impulso sobre el contrapeso.

Medidor de longitud del orificio: dos barriles por medio de los cuales se puede ajustar una cuchilla desde el principio del chorro hasta el final de este.

Tubera de agua: Es un tubo dentro del tubo de descarga por medio del cual es posible hacer que el agua choque sobre las placas.

Tubo de salida: Este tubo permite la salida del agua almacenada en el tubo de descarga y ayuda a medir el gasto.

Vlvula de control: Permite regular la presin de salida del agua.

Contrapeso del banco hidrulico: Pesas suspendidas sobre un mismo eje para equilibrar el peso del agua, lo permite determinar el gasto msico.

Banco hidrulico: Almacena el agua que sale del tubo de descarga.

Bomba: Impulsa el agua hasta que sale del tubo de descarga con una presin que puede variar por medio de la vlvula de control.

El equipo empleado en la realizacin de la prctica, el mayor volumen lo ocupaba el banco hidrulico que contaba con una bomba; que a la salida de la misma esta acoplado un manmetro para medir la presin del lquido que es bombeado.La bomba enva el lquido en una manguera la cual al final tiene una boquilla que dirige el agua a la placa o casco que se le va a realizar la prueba, despus de chocar el agua cae en un recipiente de pruebas, y el agua caer otra vez al banco. En la parte superior de donde est colocada la pieza de prueba se encuentra una palanca la cual subir conforme a la fuerza del chorro, que posee una pesa la cual nos sirve para realizar la prueba.

MARCO TEORICODesde el punto de vista hidrulico, los orificios son perforaciones, absolutamente de forma regular y permetro cerrado, colocador por debajo de la superficie libre del lquido en depsitos o almacenamientos, tanques o canales. Su clasificacin puede realizarse de acuerdo con las condiciones de trabajo, es decir, descargando libremente, ahogados parcialmente o sumergidos o a presin en el interior de una tubera. De la misma manera la clasificacin puede realizarse de acuerdo con su forma circular, cuadrada, rectangular, triangular, etc. Segn el espesor de la pared, pueden ser de pared delgada o de pared gruesa (ver figura 1). A la corriente lquida que sale del recipiente se la llama vena lquida o chorro. Si el contacto de la vena lquida con la pared tiene lugar en una lnea estaremos en presencia de un orificio en pared delgada. Si el contacto es en una superficie se tratar de un orificio en pared gruesa.

En la figura N2 se muestran las caractersticas que presenta el paso de un gasto a travs de un orificio de pared delgada.

La ecuacin general de los orificios de pared delgada es:

Donde H es la profundidad a la cual se encuentra el punto medio del orificio cuando la presin atmosfrica y la velocidad de llegada del fluido al orificio son despreciables. Cuando esto ltimo no ocurre, estos valores deben considerarse mediante la ecuacin de la energa:

COEFICIENTES DE GASTO, VELOCIDAD Y CONTRACCIN El coeficiente Cd (coeficiente de gasto o de descarga) est conformado por el coeficiente de velocidad (Cv) y por el coeficiente de contraccin (Cc):

Estos tres valores dependen directamente del nmero de Reynolds y consideran las prdidas producidas en su trayectoria y la contraccin del chorro de agua. La magnitud de cada uno de los coeficientes anteriores puede determinarse mediante la grfica siguiente:

ORIFICIOS DE GRANDES DIMENSIONES O CARGAS PEQUEAS Cuando los orificios presentan cargas hidrulicas pequeas (a/H o D/H entre 2 y 1) es necesario emplear la ecuacin siguiente:

Para la expresin anterior Q es el gasto real vertido tomando en cuenta una carga hidrulica muy pequea y Q es el gasto generado considerando nicamente la ecuacin 1.CONTRACCIN INCOMPLETA Es necesario considerar que en ocasiones los orificios no presentan una contraccin completa, este fenmeno se presenta cuando:a) Las paredes o el fondo del canal se encuentran a distancias inferiores a 3D o 3a. b) El extremo del recipiente coincide con una arista del orificio. En ambos casos es necesario determinar un nuevo coeficiente de gasto.

En la ecuacin anterior, el valor del coeficiente CdO se obtiene con la grfica 1 y las reas AO y AT se refieren al rea del orificio y al rea total de la pared que contiene al orificio respectivamente. COEFICIENTE DE VELOCIDAD El coeficiente de velocidad se puede obtener experimentalmente de la siguiente forma:

En el origen (o), las componentes de las velocidades son: Vy = 0 Vx =V (Vx se mantiene constante en todas las direcciones)

Igualando con la ecuacin de velocidad a travs de un orificio y despejando el coeficiente de velocidad, se obtiene la siguiente expresin:

As entonces, midiendo las coordenadas (x , y) en un punto de la trayectoria del chorro y la carga H sobre el orificio, se puede obtener el coeficiente de velocidad. Para el coeficiente de descarga se involucra el gasto medido fsicamente en el dispositivo y el gasto aplicando la ecuacin de continuidad afectando ste ltimo por el coeficiente de descarga de la siguiente manera:

CUADRO DE DATOS Y TOMA DE RESULTADOS A partir de aqu los resultados y toma de lecturas se encuentran en las siguientes pginas realizadas en Excel para un mejor anlisis.

CONCLUSIONES

Se pudo visualizar durante la prctica que el comportamiento de un chorro en diferentes superficies es diferente, as como la fuerza con la que va a impactarse con dicha superficie. Dependiendo de la capacidad que tenga la bomba su carga o tambin la fuerza del chorro va a depender de esto. En el impacto dependiendo de la superficie la forma de propagacin del lquido ser diferente en su dispersin, as como su concentracin ser diferente.En el anlisis de los resultados de la grfica existe un punto en el que las variables se disparan, concluimos que es el punto de mximo caudal permisible y en el que suponemos que existe un cambio de flujo de laminar a turbulento.

BIBLIOGRAFIA

[1] Mecnica de Fluidos. Frank M. White. Ed. McGraw-Hill. 1979.

[2] Memento des pertes de charge (9 Edicin). I.E. Idelcik. 1986.

[3] Manual de Ingeniera Hidrulica. Armando Coutinho de Lencastre. UniversidadPblica de Navarra. 1998.

[4] Ingeniera Hidrulica aplicada a los sistemas de distribucin de agua (Vol.I). Unidad docente de Mecnica de Fluidos de la Universidad Politcnica deValencia. 1996. Pginas de la 74 a la 124 y de la pgina 283 a la 321.

[5] Fundamentos de Mecnica de Fluidos (2 Edicin). P. Gerhart, R. Gross y J.Hochstein. Ed. Addison-Wesley Iberoamericana. 1995. Pginas de la 439 a la495.

[6] Flujo de fluidos en vlvulas, accesorios y tuberas. Divisin de Ingeniera deCrane. McGraw-Hill. 1993.

ANEXOS