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LABORATORIO DE HIDRÁULICA DE SISTEMAS A PRESIÓN INFORME: ORIFICIOS DE DESCARGA LIBRE

PRESENTADO POR:

Sergio Mauricio Correal Mojica Karla Rocío Pachón Cendales Mateo Pulido Ulloa Paula Lorena Ramírez Ojeda Edisson Santiago Deaza Gómez Jesica Lorena Andrade

PRESENTADO A: Ing. Mónica Andrea Vargas Solla

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA JULIO GARAVITO PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL 05 DE ABRIL DE 2017 BOGOTÁ D.C.

CONTENIDO 1.

INTRODUCCIÓN ________________________________________________________________________ 3

2.

OBJETIVOS ____________________________________________________________________________ 3 2.1.

OBJETIVO GENERAL_________________________________________________________________ 3

2.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS _____________________________________________________________ 3

3.

ESQUEMA DE INTALACIÓN _______________________________________________________________ 3

4.

MARCO TEÓRICO _______________________________________________________________________ 4

5.

PROCEDIMIENTO _______________________________________________________________________ 6

6.

TABLAS DE DATOS ______________________________________________________________________ 7

7.

CALCULOS Y RESULTADOS ________________________________________________________________ 8

8.

ANÁLISIS ____________________________________________________________________________ 14

9.

CONCLUSIONES _______________________________________________________________________ 15

10.

BIBLIOGRAFÍA ______________________________________________________________________ 16

2

1. INTRODUCCIÓN En la vida práctica se utilizan orificios hidráulicos que son útiles en diferentes áreas, por ejemplo: al abrir una llave en sistemas de alcantarillado, hidroeléctricas, entre otras, entonces se podrán clasificar según su uso como descarga libre, ahogados parcialmente sumergidos, presión en el interior de una tubería. A continuación se analizara como es el comportamiento de estos orificios en el ensayo que se va a realizar, inicialmente se debe tener en cuenta el tamaño del orificio y su geometría, para describir como se comportara un chorro libre que sea descargado por un orificio. Para esto se analizara un tanque con volumen constante utilizando la ecuación de Torricelli, la cual describirá la velocidad de manera teórica. Por medio de experimentos se podrán hallar coeficientes que al ser multiplicados por la velocidad teórica nos proporcionaran el valor real de la velocidad en un orificio de descarga libre. Como un segundo proceso que tiene lugar será el tiempo de vaciado de un tanque el cual será comparado con su homólogo teórico, para así poder sacar conclusiones del experimento.

2. OBJETIVOS 2.1.

OBJETIVO GENERAL 

2.2.

Observar el comportamiento que tiene un fluido (Liquido) ante un orificio vertical en la pared de un tanque, determinando los factores físicos que aportan, cambian o influyen en este laboratorio.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS   

Construir el grafico de Coeficientes de descarga, velocidad y contracción versus el número de Reynolds y compararlo con el grafico teórico. Usar la teoría de tiro parabólico para el cálculo teórico de altura y alcance horizontal máximo del fluido que sale por dos orificios. Determinar el tiempo de vaciado del tanque del sistema para orificios con carga variable.

3. ESQUEMA DE INTALACIÓN Imagen 1. Esquema de instalación del laboratorio.

3

4. MARCO TEÓRICO Los orificios son perforaciones, generalmente de forma regular y perímetro cerrado, colocados por debajo de la superficie libre del agua en depósitos o almacenamientos, tanques, canales o tuberías. Imagen 2 Orificios Libres y sumergidos.

Al plantear la ecuación de Bernoulli, tomando como eje de referencia el centro de gravedad del orificio de descarga libre; al realizar la ecuación de energía entre dos puntos (Centro de gravedad del orificio y la superficie libre) encontramos: 𝐻=

𝑉2 2𝑔

Se debe ser claro en mencionar que en el caso de que el orificio se encuentre en una pared inclinada se ha despreciado la diferencia de alturas centro de gravedad del centro del orificio y el centro de gravedad de la sección contraída. Despejando la velocidad media con la que sale el agua por el orificio libre (𝐸𝑥𝑝𝑟𝑒𝑥𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑇𝑜𝑟𝑖𝑐𝑒𝑙𝑙𝑖)

𝑉 = √2𝑔𝐻

Esta ecuación indica que el agua descargada por el orificio se mueve de forma parabólica la cual se encuentra en función de la altura desde la superficie libre hasta el orificio, esta expresión tiene una mejor precisión en orificios con diámetros muy pequeños. Para calcular la velocidad real es necesario multiplicarlo por un coeficiente de velocidad, donde se encuentra el factor de corrección de la energía cinética y algunas perdidas de energía. De esta misma manera se calcula el área de la sección contraída donde se multiplica el área del orificio con un coeficiente de contracción. 𝑉 = 𝐶𝑉 √2𝑔𝐻

𝐴𝐶 = 𝐴 ∗ 𝐶𝐶

Calculando el caudal: 𝑄 = 𝑉𝐴 𝑄 = 𝐴𝐶𝐶 𝐶𝑉 √2𝑔𝐻 Donde el coeficiente de descarga es 𝐶𝑑 = 𝐶𝐶 𝐶𝑉 𝑄 = 𝐶𝑑 𝐴√2𝑔𝐻

4

Los coeficientes se obtienen de forma experimental, aunque existe una relación entre el coeficiente de contracción y el de velocidad:

2

𝐶𝐶 = 2 − √4 − 𝐶 2 𝑉

Se demuestra con un análisis que el coeficiente de descarga, el de contracción y el de velocidad dependen del número de Reynolds, por eso para un número de Reynolds mayor a 105 los coeficientes tienden a tener un valor de una constante, y se vuelven independientes del número de Reynolds: 𝐶𝑉 = 0.99 𝐶𝑐 = 0.61 𝐶𝑑 = 0.6 Para obtener los valores de los coeficientes de descarga, velocidad y contracción experimentalmente, se utiliza la ecuación de la energía en dos puntos del chorro libre de agua. 𝑍𝐶 +

𝑉𝐶2 𝑉22 = 𝑍2 + 2𝑔 2𝑔

Y para encontrar la velocidad real en un punto 2 se encuentra la expresión: 𝑣2 = √𝑣𝑐 + (

𝑔𝑥 2 ) 𝑉𝐶

Ya teniendo el valor de la velocidad real en el punto 2 se utiliza la ecuación de energía para hallar el coeficiente de velocidad, luego con el caudal teórico y real se halla el coeficiente de contracción y de descarga. Cuando en el planteamiento de la ecuación de energía se tienen en cuenta las pérdidas de energía en el sistema, se encuentra que estas pérdidas se pueden dejar en función de la altura hasta la superficie libre: ∆ℎ = (

1 𝑣2 − 1) 2𝑔 𝐶𝑣2

Cuando la altura de un tanque es variable se encuentran otras expresiones que describen el sistema: 𝑄 = 𝐶𝑑 𝐴√2𝑔𝑦 Donde y varia con la altura. La expresión que describe el tiempo de descarga del tanque es: 𝑇= 𝑇 = 2 ∗ 𝐴𝑡 ∗ 𝐻𝑎 ∗

2𝑉𝑇 𝑄𝐻𝑎 1 𝐶𝑑 𝐴0 √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻𝑎

Determinación experimental de los coeficientes Cc, Cv y Cd. Estos coeficientes se pueden establecer a partir de la trayectoria del chorro. A través de la ecuación de Bernoulli entre la sección contraída y un punto cualquiera de la trayectoria, teniendo en cuenta que el chorro está en contacto con la atmosfera se obtiene: 𝑍𝑐 +

(𝑉𝑐 )2 (𝑉2 )2 = 𝑍2 + 2𝑔 2𝑔

5

Estas relaciones se pueden establecer para un chorro con descarga libre; entre los componentes de la velocidad en cada punto: 𝑉𝑐𝑥 = 𝑉2𝑥 𝑔 𝑡2 𝑦 = 𝑉𝑐𝑦 𝑡 − 2 Eliminando t se puede obtener y en función de x y as velocidades en sección contraria: 𝑦=

𝑉𝑐𝑦 𝑔 𝑥2 𝑥− 𝑉𝑐𝑥 2 𝑉𝑐𝑥 2

Si ϴ=0° (orificio sobre una pared vertical) se remplaza en la anterior ecuación y en Bernoulli: 𝑽𝒄𝒚

𝒕𝒂𝒏𝜽 = 𝑽

𝒄𝒙

y 𝑽𝒄𝒙 𝟐 = 𝑽𝒄 𝟐 𝒄𝒐𝒔𝟐 𝜽; por ultimo obtenemos: 𝑦=−

𝑔 𝑥2 2 𝑉𝑐 2

5. PROCEDIMIENTO Parte A: Descarga orificio circular Seleccionar uno de los orificios de sección circular, iniciar la descarga de agua manteniendo el nivel del tanque constante, tomar tres (3) tiempos con tres (3) volúmenes y altura del agua para cada caudal presentado. Paralelamente con esto, se toman 3 (tres) puntos por medio de la cuadricula de medición, que se encuentren ubicados sobre la trayectoria del chorro, teniendo en cuenta que el origen está situado en el orificio, se registran las coordenadas de los puntos seleccionados para modelar el recorrido; lo anterior con el fin de determinar los coeficientes Cd, Cv y Cc por medio del número de Reynolds y el caudal, así como las pérdidas de energía. Parte B: Descarga simultánea y libre de dos (2) orificios Seleccionar los dos (2) orificios, iniciar la descarga de agua manteniendo el nivel constante del tanque, tomar tres (3) tiempos con tres (3) volúmenes y altura del agua sobre cada orificio para cada los caudales presentados, se realiza el mismo procedimiento para la obtención de coordenadas especificado en la Parte A, pero en este caso se tiene en cuenta los dos (2) chorros. Para esta parte se debe determinar, además de los coeficientes Cd, Cv y Cc, el punto de cruce entre los dos chorros analítica y experimentalmente. Parte C: Descarga de un volumen determinado por un (1) orificio Seleccionar uno de los orificios de sección circular, llenar el tanque hasta cierto nivel, se debe realizar la medida de esta altura hasta el orificio y el volumen inicial de agua, se procede a verificar que el caudal de alimentación del tanque sea cero, destapar el orificio y medir el tiempo de evacuación del tanque hasta el centro del orificio. Esto con el fin de calcular los coeficientes Cd, Cv y Cc y realizar la comparación entre los resultados obtenidos experimentalmente y matemáticamente. Parte D: Descarga de un volumen determinado por tres (3) orificios simultáneamente Llenar el tanque hasta cierto nivel, se debe realizar la medida de altura hasta los orificios y el volumen inicial de agua, se procede a verificar que el caudal de alimentación del tanque sea cero, destapar los orificios y medir el tiempo de evacuación del tanque hasta el centro de cada orificio. Esto con el fin de calcular los coeficientes Cd, Cv y Cc y realizar la comparación entre los resultados obtenidos experimentalmente y matemáticamente.

6

6. TABLAS DE DATOS ORIFICIO DE DESCARGA LIBRE PUNTO A Diametro (cm) Altura (cm) Area (cm2)

PUNTO B 1,54 60 1,863

Diametro (cm) Altura (cm) Area (cm2)

PUNTO C Diametro (cm) 1,52 Altura (cm) 20 Area (cm2)

1,815

H ( cm )

74

PUNTO D Diametro (cm) 1,58 Altura (cm) 40 Area (cm2)

Tiempo (s) Volumen (cm ) 1,46 520 1,96 730 1,88 690 73

72,5

Tiempo (s) Volumen (cm ) 2,26 840 1,78 630 1,87 690 71,8

23 42,3 54,1

35,5 24,5 14,5

X (cm)

Y (cm)

17,7 33,3 50,4

38 32 20,5

X (cm)

Y (cm)

18,3 38,4 58,8

34 27 18

Coordenadas

Tiempo (s) Volumen (cm3) 1,83 580 1,62 540 1,98 640 H ( cm )

Y (cm)

Coordenadas 3

H ( cm )

X (cm)

Coordenadas

Tiempo (s) Volumen (cm3) 1,38 420 1,96 610 2,12 770 H ( cm )

1,961

Coordenadas 3

H ( cm )

1,56 40 1,911

71

X (cm)

Y (cm)

16,3 40,5 61

38,2 27 18

Coordenadas 3

Tiempo (s) Volumen (cm ) X (cm) Y (cm) 1,84 680 17,4 37,7 2,11 740 37,2 28,5 1,98 670 51 17,5 Tabla 1 Datos Obtenidos en Laboratorio en el primer ensayo con 5 alturas iniciales diferentes

7

CAUDAL Q1

PUNTO A

3 Volumen (cm3) Q1 (cm /s) 480 208,696

Tiempo (s) 2,3

X (cm)

Y (cm)

0

60

PUNTO DE CORTE X (m) Y (cm)

CAUDAL Q2 Tiempo (s) 2,23 H (cm)=

PUNTO B

3 Volumen (cm3) Q2 (cm /s) 750 336,323 71,3

33,5

X (cm)

Y (cm)

0

40

31

Tabla 2 Datos Obtenidos en Laboratorio en el segundo ensayo (Intersección de chorros de agua)

Hn (cm)

At (cm2)= g (cm/s2)=

2001 981

H (cm)=

70,2

Orificio (n) Diam (cm) min 60 1 1,54 40 2 1,56 20 1,52 3

Hn (cm)

Orificio (n) Diam (cm) min 20 3 1,52 H (cm)= 71,1

T exp seg 0 2 7 7

Tt exp (s) 24,27 24,27 2,72 122,72 5,14 424,875 4,61

T exp seg 6

Tt Teor (s) 42,54 402,54

Tabla 3 Datos Obtenidos en Laboratorio en el tercer ensayo (Tiempo de descarga de tres y un orificio)

7. CALCULOS Y RESULTADOS Los datos que se tienen hasta el momento de analizar la información son los tomados durante la ejecución del laboratorio, los cuales son Ilustrados en la Tabla 1, 2 y 3. Una vez se tiene esa información se pueden seguir a determinar los caudales correspondientes de cada lectura de la tabla 1, entendiéndose que: Q = V/t En la tabla 4 se representaran los valores de los caudales usados en cada uno de los ensayos.

8

CAUDAL Q1 Tiempo (s) 1,46 1,96 1,88

Volumen (cm3) 520 730 690

Q1 (cm3/s) 356,164 372,449 367,021

365,212

CAUDAL Q2 Tiempo (s) 1,38 1,96 2,12

Volumen (cm3) 420 610 770

Q2 (cm3/s) 304,348 311,224 363,208

326,260

CAUDAL Q3 Tiempo (s) 2,26 1,78 1,87

Volumen (cm3) 840 630 690

Q3 (cm3/s) 371,681 353,933 364,866 368,984

CAUDAL Q4 Tiempo (s) 1,83 1,62 1,98

Volumen (cm3) 580 540 640

Q4 (cm3/s) 316,940 333,333 324,502 323,232

CAUDAL Q5 Tiempo (s) 1,84 2,11 1,98

Volumen (cm3) 680 740 670

Q5 (cm3/s) 369,565 350,711 352,887 338,384

Tabla 4. Caudales Encontrados de acuerdo a cada lectura Se continua determinando los valores de los coeficientes para cada ensayo, estos se obtiene de la siguiente manera. El cálculo de Cv se determina a raíz de la fórmula: 𝑋2 𝐶𝑣 = √ 4𝑌𝐻 Esta fórmula se obtiene gracias a las ecuaciones que se muestran a continuación, como efectivamente se conoce que los orificios se encuentran en paredes totalmente verticales se usa la primera ecuación, y la segunda ecuación es la respuesta para determinar el valor de la velocidad real que se encuentra ademas en la formula anteriormente descrita; así que se despeja el valor de Vc, se igualan y se despeja el valor de Cv y se remplazan todos los valores son conocidos. 𝑦=−

𝑔 𝑥2 2 𝑉𝑐 2 9

𝑉𝑐 = 𝐶𝑉 √2𝑔𝐻 El cálculo de Cd se determina con la siguiente fórmula: 𝐶𝑑 =

𝑄

1 √2𝑔𝐻 𝐴 ∗

Esta despejada de la fórmula: 𝑄 = 𝐶𝑑 𝐴√2𝑔𝑦 Que se encuentra además en el marco teórico. El Valor de Cc es la relación de Cd y Cv. 𝐶𝑑 𝐶𝑣 De esa manera se determinan los valores de los coeficientes que se muestran en la Tabla 5 que son respectivamente en el mismo orden de ensayo a lo que respecta el orden de los caudales hallados en la tabla 3. Al tener tres datos por ensayo se promedian los valores que se consideren necesarios. A su vez se halló el número de Reynolds para realizar la comparación con la gráfica de la figura 6.3 del libro del Ingeniero Alfonso Rodríguez titulado “Hidráulica Experimental” 𝐶𝑐 =

Cv

Cd

Cc Exp

NR

0,489

0,948

25816,222

Cd

Cc Exp

NR

1,690

4,357

23062,796

Cd

Cc Exp

NR

1,897

3,973

25791,794

Cd

Cc Exp

NR

1,695

3,474

22938,518

Cd

Cc Exp

NR

1,854

4,261

24944,994

0,224 0,516

0,497 0,826

Cv 0,168 0,388

0,344 0,651

Cv 0,184 0,477

0,434 0,814

Cv 0,156 0,488

0,460 0,848

Cv 0,168 0,413 0,723

0,435

Tabla 5. Valores de Cv – Cd – Cc hallados 10

Los valores que se usaran para ilustrar la relación entre las curvas teóricas que generan un valor de Cv, Cd y Cc; se muestran organizadas y tabuladas a continuación para su respectivo valor de numero de Reynolds. NR

Cv 25816,22 25791,79 24944,99 23062,80 22938,52

Cd 0,516 0,477 0,435 0,388 0,488

Cc 0,489 1,897 1,854 1,690 1,695

0,948 3,973 4,261 4,357 3,474

Tabla 5. Valores de Cv – Cd – Cc hallados

Imagen 3. Figura 6.3 del libro del Ingeniero Alfonso Rodríguez titulado “Hidráulica Experimental” Como es claro de ver los coeficientes de cada uno de los ensayos en gran parte no se integran a la gráfica, así que las no aparecen dentro del rango de la curva y las que ya están, se muestran a continuación en la gráfica 1. Sin embargo el comportamiento que tiene cada uno de los coeficientes no son los adecuados y tampoco se ajustan de la mejor manera a la esperada en la Imagen 1.

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5.0 4.5 4.0

Cd - Cc - Cv

3.5 3.0 2.5

Cv

2.0

Cd

1.5

Cc

1.0 0.5 0.0 1.00E+04

1.00E+05 Numero de Reynolds

Grafica 1. Representación Grafica de Cv, Cd y Cc.

45 40

35

Altura (cm)

30

H = 74 cm

25

H = 73 cm

20

H = 72.5 cm

15

H = 71.8 cm

10

H = 71 cm

5 0 15

25

35

45

55

65

Abcisa (cm)

Grafica 2. Representación Gráfica de los chorros de agua. Ahora; una vez se finaliza con el procesamiento de estos 5 ensayos, se pueden seguir a determinar los caudales correspondientes de cada lectura de la tabla 2 correspondiente al ensayo en donde se presenta Intersección de chorros de agua, entendiéndose que: Q = V/t A su vez se determina la velocidad del fluido en el orificio, recordando que: 𝑄 = 𝑉𝑒𝑙 ∗ 𝐴 → 𝑉𝑒𝑙 =

𝑄 𝐴

Donde A es el área de cada orificio ya sea el A o el B para este caso. Además el número de Reynolds: 𝑉𝐷 𝑁𝑅 = 𝜇

12

Donde μ a 15°C=1.14*10^-6 m2/s y V la velocidad y D el diámetro. Una ves determinado el número de Reynolds para cada caso se puede establecer los valores de Cv, Cd, Cc. Gracias a la imagen 1 de este documento. Es importante decir que la forma de la fórmula que se va a hallar es: 𝑦 = 𝑌𝑜 −

𝑥2𝑔 2𝑉𝑟 2

𝑔

Así que la expresión 2𝑉𝑟2 se puede dejar como una constante en la ecuación representada también en la tabla 6. CAUDAL Q1 Tiempo (s) 2,3

3 Volumen (cm3) Q1 (cm /s) NR 480 208,696 #¡REF!

Cv

Cd 0,93

Cc 0,64

Vreal (cm/s) g/2Vr^2 0,69

112,04

0,0391

CAUDAL Q2 Tiempo (s) 2,23 H (cm)=

3 Volumen (cm3) Q2 (cm /s) NR 750 336,323 #¡REF! 71,3

Cv

Cd 0,97

Cc 0,62

0,64

Vreal (cm/s) g/2Vr^2 175,96 0,0158

Tabla 6. Valores de Caudal, NR, coeficientes Cd, Cc y Cv para hallar el comportamiento de los chorros de agua del segundo ensayo. 𝑔

Al sustituir el valor de 2𝑉𝑟2 en la ecuación, se tiene: 𝑦1 = 𝑌𝑜 − 0.0391𝑥 2 𝑦1 = 𝑌𝑜 − 0.0158𝑥 2 Graficando estas expresiones en el Programa de Geogebra (Aplicación para el grafico de funciones algebraicas) podemos encontrar que se interceptan en el punto (29.3cm; 26.44cm); comparando con el dato experimental se encuentra que este dato se encuentra en (33.5cm; 31cm); aunque los valores están muy cercanos, se esperaba que realizando el análisis teórico con los datos experimentales el punto fuera igual o mucho más cercano al experimental.

Imagen 4. Grafica de las funciones Y1 y Y2 con su intersección y punto experimental de corte.

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Tiempo de vaciado del tanque Para esta parte del laboratorio se procede a evaluar los tiempos de vaciado desde el nivel superior del tanque hasta cada orificio, 𝑄 = 𝐴𝑇

𝑑ℎ = 𝐶𝑑 𝐴𝑜 √2 𝑔ℎ 𝑑𝑡

𝑑𝑡 = 𝐻1 𝐴𝑇 𝑑𝑦 𝑇1 = ∫ √2𝑔 𝐶𝑑 𝐴𝑜 0 √𝑦

1

𝐴 𝑇 𝑑ℎ 𝐶𝑑 𝐴𝑜 √2 𝑔ℎ

𝐻2 𝐴𝑇 𝑑𝑦 𝑇2 = ∫ √2𝑔 𝐶𝑑 𝐴𝑜 𝐻1 √𝑦

1

𝐻3 𝐴𝑇 𝑑𝑦 𝑇3 = ∫ √2𝑔 𝐶𝑑 𝐴𝑜 𝐻2 √𝑦

1

Al integrar a ambos lados de la ecuación se obtiene la expresión para determinar el tiempo de teórico teniendo en cuenta los límites de variación de los niveles 𝑇1 = 2

𝐴𝑇 𝐶𝑑 𝐴𝑜 √2 𝑔

√𝐻1

𝑇1 = 2

𝐴𝑇 𝐶𝑑 𝐴𝑜 √2 𝑔

(√𝐻2 − √𝐻1)

𝑇1 = 2

𝐴𝑇 𝐶𝑑 𝐴𝑜 √2 𝑔

vaciado

(√𝐻3 − √𝐻2)

Sección Tanque (m²) 69 x 29 cm At=2001cm2 A continuación se muestra la tabla de los tiempos de vaciado experimental y teórico para el orificio 3.

Hn (cm)

Orificio (n) Diam (cm) min 20 3 1,52 H (cm)= 71,1

T exp seg 6

Tt Exp (s) Cd 42,54 402,54

T1 Teorico Error 0,6 324,173033 24,17

Tabla 7. Tiempo Experimental de descarga del orificio 3 A continuación se muestra la tabla de los tiempos de vaciado experimental y teórico con los orificios 1, 2 y 3.

FALTA SI PUEDEN

8. ANÁLISIS Cada uno de los valores encontrados de coeficientes de contracción, de velocidad y de descarga están directamente relacionados con la velocidad a la que se mueve el flujo, es por esto que estos a su vez están directamente relacionados con el número de Reynolds que acoge además la influencia de las dimensiones de la tubería y viscosidad del agua; aun no son independientes y por tanto las magnitudes varían de acuerdo al valor de Reynolds que se haya obtenido; es importante resaltar que estos valores de cada uno de los coeficientes son confusos al dibujarse en la gráfica de curvas teóricas para cada uno de estos coeficientes; pero esto pudo haberse presentado por falla humana principalmente ya que los datos de Cv depende directamente de los valores de X y Y, y se pudo haber tomado un eje de referencia equivocado o la ubicación de los puntos no se realizó de la mejor manera, El Cd depende del caudal y de H. Los errores de cálculos

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puede que también se hayan presentado en cálculos ya que se promediaron valores que variaban en mas del 50% como en el caso de Cv. El punto de corte del tanque con descarga simultánea de dos chorros se presenta en la imagen 2, el punto de corte teórico dio en X=29.3cm y Y=26.44cm valores que se obtuvieron de la solución de la ecuación de los chorros, y el punto de corte experimental es X=33.5cm y Y=31cm, pero la pregunta real en este punto del laboratorio seria,, ¿Por qué hay un cruce entre los chorros?, la “lógica” diría que en los orificios se está con diferente altura y energía, luego de analizar los datos obtenidos en la practica la respuesta es simplemente la física, la gravedad en realidad, el movimiento parabólico del fluido que sale del orificio que está más arriba es relativamente menor que el movimiento parabólico del orificio que está abajo y dado que la gravedad aumenta con el cuadrado de la distancia el agua que sale del orificio que está más arriba se ve más afectado por esta fuerza gravitacional, obviamente es necesario determinar el punto de corte de ambos porque esto genera información valiosa sobre el caudal y la energía de descarga. Y en esta práctica en especial nos genera valores experimentales de los coeficientes característicos de la descarga en un tanque. Las coordenadas del punto de cruce al analizarlas son demasiado diferentes las coordenadas experimentales son 33.5cm para x y 31cm para y, al resolver las ecuaciones que se generan a partir de los datos las coordenadas del cruce son 29.3cm para x y 26.44cm para Y, estas diferencias son demasiado grandes lo que genera un error importante, este error pudo haber sido generado en la toma de datos por errores en los laboratorios, por precisión de los instrumentos o en los cálculos, pero al ver que las coordenadas experimentales no son muy parecidas a las coordenadas proporcionadas por las ecuaciones pues no pódemelos generar un dato confiable y verídico para el punto de cruce, desde el experimento realizado. El tiempo teórico de descarga para el orificio que se encuentra en la parte más inferior del tanque fue del 324.17sg y el valor experimental del 402.54sg esto genera un error del 24.17% lo que no es lo que se esperaba debido a que no se emplea interacción con personas y se reduce el riego humano sin embargo puede que se hayan tomado las lecturas de las alturas y dimensión del tanque de una manera no responsable. Agregar analisis con los Resultados Que faltan arriba

9. CONCLUSIONES  

  

Los valores de los coeficientes de Descarga, contracción y de velocidad dependen directamente del número de Reynolds. El valor Teórico de la intersección del chorro de agua es X=29.3cm y Y=26.44cm obtenidos de la solución de la ecuación de los chorros, y el punto de corte experimental es X=33.5cm y Y=31cm, dichos valores varían en más de 4cm por cada componente lo que representa un error mayor al 10%. El cruce de chorros del fluido con diferentes alturas de energía, se genera por efecto de la gravedad ya que esta aumenta con el cuadrado de la distancia. El tiempo teórico de descarga para el orificio que se encuentra en la parte más inferior del tanque fue del 324.17sg y el valor experimental del 402.54sg esto genera un error del 24.17% Agregar Conclusion con los Resultados Que faltan arriba

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10.

BIBLIOGRAFÍA



Rodriguez, A. (2001). ORIFICIOS DE DESCARGA LIBRE - CAPITULO 6. En HIDRÁULICA EXPERIMENTAL. En H. A. (págs. Pag. 105-121). Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito.

 

“Mecánica de fluidos”. Streeter Víctor. 1985 editorial McGraw Hill. Clase de Laboratorio de Hidráulica en sistemas a presión de los días 29 y 22 de marzo. Escuela Colombiana de Ingeniería. Laboratorio de Hidráulica.

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