Determinacion Del Coeficiente De Descarga
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Laboratorio de Instrumentación:
“Determinación del coeficiente de descarga”
Integrantes:
Glorimar Cancino Linares
Diego Villarroel Guerra
Profesor:
Javier Silva Campino
Fecha:
11-04-2012
1. INTRODUCCIÓN
En la práctica para conocer el caudal teórico o ideal se debe tener presente dosprincipios:
[1]
El primero es el principio de continuidad en el cual el caudal QIDEAL a través
de cualquier sección deberá ser el mismo
. Y el segundo es el
principio de conservación de energía mecánica para flujo ideal dado por la ecuación de
Bernoulli.
Luego de reemplazar y simplificar nos queda que: [2]
√
Por otra parte el caudal real QREAL se obtiene en la práctica a partir delcaudal ideal QiDEAL
mediante el Coeficiente de descarga Cd:
.
[3 y 4]
Este coeficiente de descarga Cd está determinado por dos factores de corrección: El
primero es el coeficiente de velocidad CV que relaciona la velocidad lineal de descarga
real e ideal, en el cual no se consideran los efectos de rozamiento .Y el segundo se llama
coeficiente de contracción CC es el cociente entre elárea del chorro en la vena contracta y
el área del orificio. Por lo tanto el coeficiente de descarga Cd queda definido como:
En esta experiencia obtendremos el valor del coeficiente de descarga calculando el
caudal real y el ideal a través de las ecuaciones expresadas anteriormente.
2. OBJETIVOS
Analizar dinámicamente la descarga de un estaque.
Determinar el coeficientede descarga de las válvulas .
Simular el comportamiento de la descarga del depósito
3. PROCEDIMIENTO
Calcular la masa del recipiente vacío.
Llenar el depósito con agua y luego calcular su masa (así se conocerá la masa de
agua que se usará).
Abrir la llave 1 (primera llave de arriba hacia abajo) y medir el tiempo que demora
en vaciar el agua por la llave hasta elcentro de la llave 1, con un cronómetro. Esto
debe ser a un flujo constante.
Posteriormente abrir la llave 2 y medir nuevamente el tiempo que demora en
vaciarse el recipiente hasta que llega al centro de la llave 2.
Repetir el procedimiento abriendo la llave 3.
4. CÁLCULOS
C audal Ideal
El caudal ideal es:
Donde:
(
)
Av: área de la válvula [cm2]
D: diámetrodel cilindro [cm]:
[
]
[
[
]
]
V2: velocidad de salida del fluido (agua) [cm/s]
Por Bernoulli:
Donde:
∆P: presión [atm]
∆V: velocidad [cm/s]
g: 980 [cm/s2]
gc: 9,8 [kg*m/kgf*s2]
∆z: altura del líquido (agua) a descargar [cm]
Asumiremos: P1 = P2 = Patm = 1 [atm] y V1 = 0 [cm/s]
Por lo tanto la ecuación 3 queda:
Despejando V2:
√
Reemplazando ecuación 2 yecuación 5 en ecuación 1:
√
Reemplazando D=1,27 [cm], g=980 [cm/s2] en la ecuación 6:
√
√
[
]
D atos de Laboratorio:
Tiempo: t
Masa: m2
Altura: ∆z
QIDEAL
[s]
[kg]
[cm]
[cm3/s]
1
37
2,05
4,4
117,639
2
80
6,25
8,9
167,309
3
74
6,25
11,1
186,847
Válvula
TABLA 1: Primeros datos obtenidos y calculados enlaboratorio .
Tiempo: t
Masa: m2
Altura: ∆z
QIDEAL
[s]
[kg]
[cm]
[cm3/s]
1
38
2,20
4,7
121,583
2
80
6,40
9,2
170,105
3
81
6,00
10,8
184,304
Válvula
TABLA 2: Segundos datos obtenidos y calculados en laboratorio.
Tiempo: t
Masa: m2
Altura: ∆z
QIDEAL
[s]
[kg]
[cm]
[cm3/s]
1
45
2,40
4,9
124,1432
87
6,30
8,9
167,309
Válvula
3
76
6,05
11,1
186,847
TABLA 3: Terceros datos obtenidos y calculados en laboratorio .
C audal Real:
El caudal real es:
Reemplazando ecuación 9 en ecuación 8
(
)
Suponiendo que el sistema es isotermo, la densidad del agua es 1 [g/cm3] = 0,001
[kg/cm3].
En la Tabla 1 m1= 17,95 [kg] y reemplazando en la...
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