• Author / Uploaded
• MJRVARGAS

• Categories
• Descarga (hidrología)
• Materia suave
• Líquidos
• Ingeniero civil
• Mecánica de fluidos

Citation preview

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

INFORME Nº 013 – G3 – UPLA – 12 DE LA UEC LABORATORIO DE MEC. DE FLUIDOS E HIDRAULICA

1. DATOS GENERALES 1.1. Tema: DESCARGA LIBRE POR ORIFICIO. 1.2. Fecha: FECHA DEL ENSAYO : 27 DE NOVIEMBRE DE 2012. FECHA DE ENTREGA DEL INFORME : 04 DE DICIEMBRE DE 2012. 1.3. Lugar: Departamento : Junín Provincia : Huancayo Distrito : Huancayo Lugar : Facultad de Ingeniería – Giráldez. Anexo : Laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica. 1.4. Participante: RUPAY VARGAS, Marcos Josué. 1.5. Modulo: FME – 04 2. OBJETIVO DETERMINAR EL COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN, COEFICIENTE DE VELOCIDAD, Y COEFICIENTE DE GASTO Ó CAUDAL PARA LA TOBERA DE PARED DELGADA TIPO DIAFRAGMA.

3. EQUIPOS Y/O MATERIALES 

Equipo de Descargas por Orificio– FME 04.

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

ING. HUATUCO GONZALES, Mario

FACULTAD DE INGENIERÍA



Banco Hidraúlico - FME 00



Cronómetro



Jarra graduada en mililitros.

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

INGENIERÍA CIVIL

ING. HUATUCO GONZALES, Mario

FACULTAD DE INGENIERÍA



INGENIERÍA CIVIL

Tobera tipo Diafragma.

4. PROCEDIMIENTO 4.1. 4.2. 4.3. 4.4.

El equipo de descarga por orificio (FME - 04), se instaló sobre el banco hidráulico. Se enciende el banco hidraúlico. Se gradúa a un caudal constante del flujo en el equipo FME - 04 Primero se selecciona el tipo de tobera (en nuestro caso tobera tipo diafragma), después se procede a medir el caudal del flujo con la ayuda de una jarra graduada y un cronómetro. 4.5. Luego se procede a dar lectura las alturas de tubo piezométrico y del tubo pitot. 4.6. Con la ayuda de una cuchilla (en forma de estilete), se procede a medir el diametro contraido de la vena de agua. 4.7. En el presente ensayo se repitió cinco veces los pasos 4.4 hasta 4.6. Pero con distintas graduaciones del caudal del fluido.

5. TABLA DE REGISTROS 5.1. TABLA N° 01: En esta tabla se registraron los volúmenes, el tiempo, la altura del tubo piezométrico, la altura del tubo pitot, y el diámetro contraido. Di(mm)

N° 1 2 3 4 5

VOLÚMEN TIEMPO (s) (lt) 1.000 0.975 0.960 0.925 0.975

13

H (mm)

H'(mm)

Dc (mm)

164 195 242 252 253

158 167 233 245 245

11.010 10.470 10.195 10.040 11.360

4.0 3.6 3.4 3.1 3.2

6. TABLA DE DATOS PROCESADOS 6.1.

CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE CONTRACCIÓN, DE VELOCIDAD, Y DE GASTO Ó CAUDAL.  Calculo de los caudales.

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

ING. HUATUCO GONZALES, Mario

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

Entoces: ⁄

 Calculo del Coeficiente de Contracción (Cc): (

(

)

)

 Calculo del Coeficiente de Velocidad (Cv): √

√

√

√

 Calculo del Coeficiente de Gasto ó Caudal (Cq):

N° 1 2 3 4 5

VOLÚMEN TIEMPO (s) (m3) 1.00E-03 9.75E-04 9.60E-04 9.25E-04 9.75E-04

4.0 3.6 3.4 3.1 3.2

H (m)

H'(m)

0.164 0.195 0.242 0.252 0.253

0.158 0.167 0.233 0.245 0.245

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

Dc (mm) ∆H (m) Q (m3/s) 11.010 10.470 10.195 10.040 11.360

0.006 0.028 0.009 0.007 0.008

2.50E-04 2.71E-04 2.82E-04 2.98E-04 3.05E-04

Cc

Cv

Cq

0.717 0.649 0.615 0.596 0.764

0.191 0.379 0.193 0.167 0.178

0.137 0.246 0.119 0.099 0.136

ING. HUATUCO GONZALES, Mario

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

Cuadro resumido de calculos: N° 1 2 3 4 5

Q (m3/s) 2.50E-04 2.71E-04 2.82E-04 2.98E-04 3.05E-04

Cc 0.717 0.649 0.615 0.596 0.764

Cv 0.191 0.379 0.193 0.167 0.178

Cq 0.137 0.246 0.119 0.099 0.136

Log Q -3.6021 -3.5673 -3.5492 -3.5252 -3.5161

Log Cc -0.1443 -0.1880 -0.2111 -0.2244 -0.1171

Log Cv -0.7183 -0.4214 -0.7148 -0.7782 -0.7500

Log Cq -0.8627 -0.6094 -0.9259 -1.0026 -0.8671

 GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN VS EL CAUDAL:

Cc vs Q Coeficiente de Contracción Cc

0.75 0.71 0.67 0.63 0.59 0.55 2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-04 Caudal - Q m3/s

Log Cc vs Log Q -0.14

Log Cc

-0.16 -0.18 -0.20 -0.22 -0.24 -3.62

-3.60

-3.58

-3.56

-3.54

-3.52

Log Q

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

ING. HUATUCO GONZALES, Mario

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

 GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE VELOCIDAD VS EL CAUDAL:

Cv vs Q Coeficiente de Velocidad Cv

0.20 0.19 0.18 0.17 0.16 2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-04 Caudal - Q (m3/s)

Log Cv vs Log Q -0.70

Log Cv

-0.72 -0.74 -0.76 -0.78 -0.80 -3.62

-3.60

-3.58

-3.56

-3.54

-3.52

Log Q

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

ING. HUATUCO GONZALES, Mario

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

 GRÁFICO DEL COEFICIENTE DE GASTO Ó CAUDAL VS EL CAUDAL:

Cq vs Q Coeficiente de Gasto Cq

0.14 0.13 0.12 0.11 0.10 0.09 2.4E-04 2.5E-04 2.6E-04 2.7E-04 2.8E-04 2.9E-04 3.0E-04 3.1E-04 Caudal - Q (m3/s)

Log Cq vs Log Q -0.84

Log Cq

-0.88 -0.92 -0.96 -1.00 -1.04 -3.62

-3.60

-3.58

-3.56

-3.54

-3.52

Log Q

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

ING. HUATUCO GONZALES, Mario

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

CONCLUSIONES: 1. Para el calculo de los coeficientes de contracción, velocidad, y gasto ó caudal; se utilizaron las siguientes formulas: (

)

Donde: Cc Dr Dt

: Coeficiente de Contracción (adimensional). : Diámetro real (mm ó m). : Diámetro teórico (mm ó m).

√

Donde: Cc H ∆H

: Coeficiente de Velocidad (adimensional). : Altura piezométrica (mm ó m). : Altura real o cinética(mm ó m).

Cc Cv Cq

: Coeficiente de Contracción (adimensional). : Coeficiente de Velocidad (adimensional). : Coeficiente de Gasto ó Caudal (adimensional).

Donde:

2. Se concluye que, cuando incrementa el caudal, el coeficiente de contracción (Cc), disminuye. A mayor caudal. A menor caudal.

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

Menor coeficiente de contracción (Cc). Mayor coeficiente de contracción (Cc).

ING. HUATUCO GONZALES, Mario

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

Coeficiente de Contracción Cc

Cc vs Q 0.75 0.71 0.67 0.63 0.59 0.55 2.4E-04

2.6E-04

2.8E-04

3.0E-04

3.2E-04

Caudal - Q m3/s

3. Se concluye que las lecturas tomadas en el caudal N° 02, de la altura del tubo piezométrico y del tubo pitot, no se consideró en el calculo del coeficiente de velocidad y el coeficiente de gasto ó caudal; porque la altura cinética (∆H) es demasiada como se oberva en el cuadro. N°

H (mm)

H'(mm)

∆H (mm)

2

195

167

28

4. Durante el ensayo se tiene un chorro de agua continuo por una tobera tipo diafragma de diámetro constante, que varia su diámetro de acuerdo a la variación del caudal. 5. Se concluye que, cuando incrementa el caudal, el coeficiente de gasto o caudal (Cq), disminuye. A mayor caudal. A menor caudal.

Menor coeficiente de gasto caudal (Cq). Mayor coeficiente de gasto o caudal (Cq).

Cq vs Q Coeficiente de Gasto Cq

0.14 0.13 0.12 0.11 0.10 0.09 2.4E-04

2.6E-04

2.8E-04

3.0E-04

3.2E-04

Caudal - Q (m3/s)

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

ING. HUATUCO GONZALES, Mario

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

RECOMENDACIONES: 1. En el presente ensayo para su análisis del coeficiente de contracción (Cc), de velocidad (Cv), y de gasto o caudal (Cq); se recomienda emplear la siguiente fórmula, teniendo en cuenta principalmente las unidades de cada término.

(

)

Donde: Cc Dr Dt

: Coeficiente de Contracción (adimensional). : Diámetro real (mm ó m). : Diámetro teórico (mm ó m).

√

Donde: Cc H ∆H

: Coeficiente de Velocidad (adimensional). : Altura piezométrica (mm ó m). : Altura real o cinética(mm ó m).

Cc Cv Cq

: Coeficiente de Contracción (adimensional). : Coeficiente de Velocidad (adimensional). : Coeficiente de Gasto ó Caudal (adimensional).

Donde:

2. Para que se cumpla esta relación: A mayor caudal. A menor caudal.

Menor coeficiente de contracción (Cc). Mayor coeficiente de contracción (Cc).

Se recomienda: a. Realizar el ensayo con distintas graduaciones de caudal (desde un caudal bajo hasta uno mayor). b. Emplear las siguientes fórmulas, teniendo en cuenta principalmente las unidades de cada término de la ecuación.

( LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

) ING. HUATUCO GONZALES, Mario

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

Donde: Cc Dr Dt

: Coeficiente de Contracción (adimensional). : Diámetro real (mm ó m). : Diámetro teórico (mm ó m).

3. Cuando se realiza la lectura de la altura del tubo piezometricó y la altura del tubo de pitot, se recomienda que se realice cuando el fluido este estable, también se recomienda tener en cuenta que la altura del tubo piezométrico tiene que ser mayor al tubo de pitot. 4. Se recomienda que cuando se toma la lectura del diámetro contraido ó real (Dr), debe ir diminuyendo, según se va incrementadndo el caudal. De lo contrario no tomar en cuenta volver a realizar la medición del diámetro contraido o real. 5. Para que se cumpla esta relación: A mayor caudal. A menor caudal.

Menor coeficiente de gasto caudal (Cq). Mayor coeficiente de gasto o caudal (Cq).

Se recomienda: a. Realizar el ensayo con distintas graduaciones de caudal (desde un caudal bajo hasta uno mayor). b. Emplear las siguientes fórmulas, teniendo en cuenta principalmente las unidades de cada término de la ecuación.

Donde: Cc Cv Cq

LAB. DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

: Coeficiente de Contracción (adimensional). : Coeficiente de Velocidad (adimensional). : Coeficiente de Gasto ó Caudal (adimensional).

ING. HUATUCO GONZALES, Mario