Determinacion Del Coeficiente De Descarga

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO
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...