Informe Mecanica de fluidosTercera Practica

7/25/2019 Informe Mecanica de fluidosTercera Practica

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aboratorio N 3

DENTIFICACION

EL COEFICIENTE

E VELOCIDAD

E UN FLUIDO,

SI COMO

AMBIEN SU

AUDAL

Integrantes:

1. Alva Miranda Miriam2. lvarez Ftima Mara3. Bolvar Oscco Diana. !"a#arro $e%n &os'


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Introduccin

Resulta fundamental en el campo de la ingeniera conocer qu tan precisos son los instrumentos

utilizados para la medicin de datos. Existen varios mtodos para medir el caudal segn sea el tipo de

fluido, la precisin deseada, el control requerido y el tipo de caudal. Los medidores volumtricos

determinan el caudal en volumen del fluido.

ay que se!alar que la medida de caudal en la industria se efecta principalmente con elementos que

dan lugar a una presin diferencial al paso del fluido como el equipo que se tra"a# en clase

Objetivos

$. %eterminacin del coeficiente de velocidad para orificios de di&metro peque!o.'. %eterminacin experimental del coeficiente de desag(e para un orificio de tama!o peque

"a#o condiciones de flu#o de altura constante.). %eterminacin experimental del coeficiente de desag(e para un orificio de tama!o peque

"a#o condiciones de flu#o de altura varia"le.*. %eterminacin experimental del tiempo de descarga total del depsito y comparacin con

o"tenido tericamente.

Marco terico

VISCOSIDAD

La viscosidad es la oposicin de un fluido a las deformaciones tangenciales, es de"ida a las fuerz

de co+esin moleculares. odos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el mode

de viscosidad nula una aproximacin "astante "uena para ciertas aplicaciones. -n fluido que no tie

viscosidad se llama fluido ideal. La viscosidad solo se manifiesta en lquidos en movimiento, se

definido la viscosidad como la relacin existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocida


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Esta viscosidad reci"e el nom"re de viscosidad a"soluta o viscosidad din&mica. eneralmente

representa por la letra griega u./e conoce tam"in otra viscosidad, denominada viscosid

cinem&tica, y se representa por 0nu . 1ara calcular la viscosidad cinem&tica "asta con dividir

viscosidad din&mica por la densidad del fluido.

TEORIA DE CHORROS LIBRES

-n c+orro li"re es considerado como un flu#o fluido que fluye desde un conducto +acia una zo

relativamente grande que contiene fluido, el cual tiene una velocidad respecto al c+orro que

paralela a la direccin del flu#o en el c+orro. 2onsiderando el caso de un fluido que sale de una to"ea la atmsfera con flu#o su"snico. La presin de salida para tales flu#os de"e ser la de la atmsfe

que lo rodea. /i la presin de la atmsfera fuera inferior que la del c+orro, tendra lugar all u

expansin natural del mismo. Este +ec+o disminuira la velocidad en el c+orro, de acuerdo con

teora del flu#o isoentrpico, y, por consiguiente, crecera necesariamente la presin en el c+orr

agravando m&s la situacin. -na continuacin de este evento sera catastrfica. 1or otra parte, si

considera la +iptesis de que la presin de la atmsfera sea superior a la del c+orro, tendr& lug

entonces una contraccin del c+orro de acuerdo con la teora del flu#o isoentrpico, y un incremen

de velocidad, esto producira una disminucin posterior en la presin del c+orro, agravando de nue

la situacin. 2ualquiera de estas dos suposiciones conlleva a una inesta"ilidad en el flu#o del c+orr

1uesto que se sa"e que el c+orro su"snico li"re es esta"le, se puede concluir que la presin d

c+orro es igual a la presin que lo rodea. /in em"argo, si el c+orro emerge supersnicamente,

presin de salida no necesita ser igual a la presin de los alrededores. 1uede a#ustarse la presin

salida a la presin exterior, mediante una sucesin de ondas de c+oque y expansiones o"licuas, pa

el caso "idimensional o de ondas cnicas similares en el caso simtrico tridimensional.

CONSIDERACIONES ENERALES

Los orificios intervienen en el dise!o de muc+as estructuras +idr&ulicas y para la medida o aforo d

los fluidos que escurren. 3rificio, es cualquier a"ertura que tiene un permetro cerrado y que se +a

en un muro o divisin. /us formas son muy variadas, aunque los mas empleados son los circulares

rectangulares.

El gasto de la descarga de un orificio depende de la naturaleza de sus aristas u orillas, y con el o"#e

de comparar el funcionamiento de los orificios que tienen diferentes di&metros, es necesario que est

aristas estn formadas similarmente.

2ualquier fluido que escurra a travs de un orificio que tenga una pared delgada presenta l

siguientes caractersticas4 conforme la corriente sale del orificio, gradualmente se contrae para form

un c+orro cuya &rea de seccin transversal es menor que la del orificio. Esto se de"e al +ec+o de q

las partculas separadas, estando prximas a la pared interior, tienen un movimiento a lo largo de epared +acia el orificio, que no puede cam"iarse "ruscamente en direccin a la arista de ste.

COE!ICIENTE DE VELOCIDAD

/e llama coeficiente de velocidad de un ca"le coaxial a la razn entre la velocidad de una on

electromagntica en el ca"le, y la de esa misma onda en el vaco. El coeficiente de velocidad es

inversa del ndice de refraccin.

Entre sus aplicaciones, El coeficiente de velocidad viene dado en ta"las proporcionadas por

fa"ricante del ca"le5 el coeficiente de velocidad depende del material y de la densidad del dielctric

1or e#emplo, el polietileno tiene un coeficiente de velocidad de 6,775 un material de tipo espum


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puede asimilarse a una mezcla +omognea de aire 8coeficiente de velocidad $9 y de dielctrico, lo q

eleva el coeficiente de velocidad.

COE!ICIENTE DE DESCARA

El coeficiente de descarga es un factor adimensional caracterstico de la v&lvula, que permite calcu

el caudal con el que desem"alsa una v&lvula en funcin del nivel del fluido en el em"alse o reserva.

: diferencia del coeficiente de caudal, el coeficiente de descarga es adimensional y pr&cticamente

valor constante para cualquier di&metro de un mismo modelo. Los fa"ricantes suelen facilitar

coeficiente de descarga de la v&lvula en posicin totalmente a"ierta, es decir m&xima descarg

2ontra mayor es el valor del coeficiente, a una misma diferencia de altura del em"alse, m&s cauda

por lo tanto m&s r&pido podr& desem"alsarse el depsito a travs de la v&lvula.

Las v&lvulas de cono fi#o, son v&lvulas de descarga, y como tales vienen caracterizadas por

coeficiente de descarga en vez del coeficiente de caudal. /u valor est& entre 2;6,

ericamente, para cada di&metro en particular podramos encontrar la equivalencia entre l

coeficiente de descarga y de caudal.

E"ui#os $ %ateria&esE"ui#os

?anco idr&ulico 8@AE669

Equipo de 2+orro y 3rificio 8@AE$


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'rocedi%iento de &as #r(cticas de &aboratorio

Deter%inacin de& coe)iciente de ve&ocidad de ori)icios

'rocedi%iento e*#eri%enta&

$. coloque el equipo fme$< so"re el "anco o grupo +idr&ulico fme66 en el lugar apropiado.

'. se conecta mediante un conector r&pido, la toma de agua del equipo fme$< a la toma de impulsin salida del "anco +idr&ulico.

). se coloca el tu"o re"osadero a la altura deseada y se coloca uno de los dos orificios suministrados el agu#ero del depsito.

*. se conecta la "om"a del "anco +idr&ulico. el depsito del equipo fme$< comenzar& a llenarse de aguse de"e presentar especial atencin a que no se supere la capacidad de admisin del re"osadero pexceso de caudal introducido. 1ara ello se efectuar& so"re la v&lvula de control de caudal del "anco. unvez terminada esta operacin, la altura de fluido en el depsito de"e permanecer constante.

=. comprue"e que la trayectoria del c+orro coincide con el rango de medida de las agu#as. 1ara modificla trayectoria del c+orro se actuar& so"re la altura de la columna de agua en el depsito.

7. anote la altura + desde el centro del orificio a la superficie li"re del fluido.


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. medir el caudal con ayuda de la pro"eta y un cronmetro.

B. reptalo para diversos valores de +, moviendo la tu"era de re"osamiento y usando las dos placas dorificio suministrada.

OBTENCI+N DEL COE!ICIENTE DE DESCARA DE ORI!ICIOS EN R,IMEN 'ERMANENTE

$. 2oloque el equipo @AE$< so"re el "anco o grupo +idr&ulico @AE66 en el lugar apropiado.

'. /e conecta mediante un conector r&pido, la toma de agua del equipo @AE$< a la toma de impulsin

salida del "anco +idr&ulico.). /e coloca el tu"o re"osadero a la altura deseada y se coloca uno de los dos orificios suministrados eel agu#ero del depsito.

*. /e conecta la "om"a del "anco +idr&ulico. El depsito del equipo @AE$< comenzar& a llenarse dagua. /e de"e presentar especial atencin a que no se supere la capacidad de admisin del re"osadepor exceso de caudal introducido. 1ara ello se efectuar& so"re la v&lvula de control de caudal del "anc-na vez terminada esta operacin, la altura de fluido en el depsito de"e permanecer constante.

=. 2omprue"e que la trayectoria del c+orro coincide con el rango de medida de las agu#as. 1ara modificla trayectoria del c+orro se actuar& so"re la altura de la columna de agua en el depsito.

7. :note la altura + desde el centro del orificio a la superficie li"re del fluido.


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$. Aida el di&metro del orificio5 si fuese necesario, quita la placa del orificio y mida la dimensin interna.

'. Eleve el tu"o de re"osamiento de forma que se o"tenga la altura m&xima.

). Llene el tanque +asta el nivel de re"ose y cierre la entrada de agua 8cierre la v&lvula de control decaudal del "anco +idr&ulico @AE66 y posteriormente apague la "om"a9.

*. Empiece con el cronometro cuando el nivel alcance la primera marca de la escala, 8antela como +69

=. 1ara medir el tiempo total de descarga empiece con el cronometro cuando el nivel alcance la primemarca de la escala 8antela +69.

7. 1are el cronmetro cuando el nivel de agua +aya descendido +asta el orificio 8iempo de descargcompleta9.

RES-LTADOS

TABLA N./. COE!ICIENTE DE VELOCIDAD

C 1ara el orificio de ) mm

a9 1ara una altura de '=7 mm4

A&tura 01%%2

distancia * 1%%2 A&tura $ 1%%2 341%%42

3450 67

489 6 6 6 6 6 =6 = '=66 B. '=6 77 7'=66 '**.$*67'= '7* )66 >7 B6666 )=$.=7'= )** )=6 $'6 $''=66 *.=$=7'= *>6

La ecuacion o"tenida mediante la regresion es4

D'F+ ;$.67=$8*y9 C *6.')*

El coeficiente de correlacion lineal es4

R';6.B


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( 1(( 2(( 3(( (( )(( *(((

1((

2((

3((

((

)((

*((

+,- / 1.(0- (.23 / (.45

4y

X^2/h.

"9 1ara una altura de ')$ mm4

A&tura 01%%2

A&tura $ 1%%2 distancia *1%%2

341%%42

3450 67

4:/ 6 6 6 6 6 7 =6 '=66 $6.>''=$6> '* '6 $66 $6666 *).'B66*)) >6 *6 $=6 ''=66 B


9/16

( 1(( 2(( 3(( (( )(( *(((

1((

2((

3((

((

)((

*((

0((

5((

+,- / 1.24- 6 2).(1 / 1

4Y

X2/h

c9 1ara una altura de '6< mm4

A&tura 01%%2 A&tura $ 1%%2 distancia *1%%2 341%%42 3450 67

4;< 6 6 6 6 6 > =6 '=66 $'.66 7* '66 *6666 $B).')76 $)6 )66 B6666 *)*.'76B ='6 $


10/16

( 1(( 2(( 3(( (( )(( *(( 0(((

1((

2((

3((

((

)((

*((

0((

5((

+,- / 1.12- 6 30.44 / 1

4Y

X2/h

d9 1ara una altura de$B$ mm4

A&tura 0

1%%2

A&tura $ 1%%2 distancia *

1%%2

34

1%%42

3450 67

/=/ 6 6 6 6 6 < =6 '=66 $).6>B66=' '> '7 $66 $6666 ='.)=76'6B $6* *$ $=6 ''=66 $$6$6*< $7* > 7'* ''* )=6 $''=66 7*$.)7$'=< >B7


D'F+ ;$.)*>'8*y9 H'6.'''


R';6.BB7*

1or lo tanto4

2G';$.)*>'

2G;$.$7$$


11/16

( 1(( 2(( 3(( (( )(( *(( 0(((

1((

2((

3((

((

)((

*((

0((

5((

4((

1(((

+,- / 1.3)- 6 2(.22 / 1

4Y

X2/h

C 1ara el orificio de 7 mm

a9 1ara una altura de 'B* mm4

A&tura 01%%2

A&tura $ 1%%2 distancia *1%%2

341%%42

3450 67

4=6 6 6 6 6 6 * =6 '=66 >.=6)*6$)7 $7 $' $66 $6666 )*.6$)76=* *> 'B $=6 ''=66 6 B> )66 B6666 )67.$''**B )B' $'7 )=6 $''=66 *$7.77777< =6*


D'F+ ;$.'6)>8*y9 H$=.'7'=)B< 76 )) $=6 ''=66 >B.'>=.6 >6 '=6 7'=66 '*>.6$=>=< *$' $=6 )=6 $''=66 *>7.$$$$$$ 766


D'F+ ;$.$B6=8*y9 HB.=6B7


R';6.BB*'

1or lo tanto4

2G';$.$B6=

2G;$.6B$$


13/16

( 1(( 2(( 3(( (( )(( *(((

1((

2((

3((

((

)((

*((

0((

+,- / 1.14- 6 4.)1 / (.44

4Y

X2/h

c9 1ara una altura de '$= mm4

A&tura 0

1%%2

A&tura $ 1%%2 distancia *

1%%2

34

1%%42

3450 67

4/8 6 6 6 6 6 7 =6 '=66 $$.7'


14/16

( 1(( 2(( 3(( (( )(( *(((

1((

2((

3((

((

)((

*((

0((

5((

+,- / 1.23- 6 15.5 / 1

Chart Title

4Y

X2/h

d9 1ara una altura de $>='


D'F+ ;$.'6>78*y9 H'


15/16

( 1(( 2(( 3(( (( )(( *(( 0(( 5(((

1((2((

3((

((

)((

*((

0((

5((

4((

+,- / 1.21- 6 20.0 / 1

4Y

X2/h

:?L: '. 2:L2-L3 %EL 23E@I2IEJE %E %E/2:R:

'. : :L-R: 23J/:JE

'. ? :L-R: G:RI:?LE

Conc&usiones

En condiciones reales con orificios, la velocidad, se considera como la velocidad media en tod

seccin de c+orro, a veces es algo inferior a la velocidad calculada a partir de la presin. Es

reduccin se de"e al rozamiento del agua contra el orificio y a la tur"ulencia dentro del orificio y

expresa mediante el coeficiente de velocidad 2v.


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La cada de presin empieza cuando el flu#o se acerca a la salida al aire li"re despus del orific

igualmente el coeficiente de velocidad disminuye cuando aumenta la velocidad de flu#o, mientr

que no lo +ace el coeficiente de contraccin que crece conforme la velocidad es m&s r&pida.

El flu#o gana presin conforme se acerca al orificio. Estos se puede de"er al cam"io de di&met

de la tu"era.

Las variaciones de presin se de"en a que por la ecuacin de continuidad K;:G a medida que

caudal disminuye la velocidad aumenta y el &rea disminuye, y como la presin ; @F: y si el &r

disminuye como es una relacin inversa la presin aumenta considera"lemente.

El coeficiente de descarga sirve como factor de correccin del caudal medido para tomar cuenta las prdidas de energa presentes dado que el caudal calculado de esta manera no es

caudal real, ya que no contempla las prdidas de energa existentes en el dispositivo.

Reco%endaciones

$. 2ali"rar el equipo usado en clase, para no tener inconvenientes con los resultados'. ener cuidado al momento de a"rir el flu#o de agua ya que este puede poseer una presin muy a

y podemos aca"ar todos mo#ados). Aanio"rar el equipo cuando tengamos que mantener la altura constante del agua, ya que esta po

si misma vara muc+o*. ener una "uena coordinacin entre tiempo y volumen de agua , para poder +allar el caudal

Bib&io>ra)?a

$. +ttp4FFfluidos.eia.edu.coF+idraulicaFarticulosesFconceptos"asicosmfluidosFc+orrosMli"resFc+orrosMli"

es.+tm

'. +ttp4FFNNN.valvias.comFcoeficienteCdeCdescarga.p+p

). Catsc+eO, Emil 8$B'>9. +e Giscosity of Liquids. JeN PorO4 Gan Jostrand.
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/chorros_libres/chorros_libres.htmhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/chorros_libres/chorros_libres.htmhttp://www.valvias.com/coeficiente-de-descarga.phphttp://www.valvias.com/coeficiente-de-descarga.phphttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/chorros_libres/chorros_libres.htmhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/chorros_libres/chorros_libres.htm

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