Determinação de Coeficiente de carga e descarga

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS

EXPERIMENTO PARA A DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE VELOCIDADE E DESCARGA

Prof.: Valério Luiz Borges

Disciplina: GET030 - Fenômenos de Transporte I

Uberlândia, MG

Maio, 2018

SUMÁRIO

1. Introdução......................................................................................3
2. Objetivo..........................................................................................4
3. Materiais........................................................................................4
4. Resultados e Discussões..............................................................4
5. Conclusão......................................................................................7
6. Referência......................................................................................7
7. Simbologia e nomenclatura...........................................................7

1. INTRODUÇÃO

Os orifícios são perfurações, geralmente de forma geométrica definida, que foram criadas abaixo da superfície livre do líquido em paredes de reservatórios, tanques, canais ou canalizações. Podem ser classificados de acordo a sua forma, em circulares e retangulares, quanto suas dimensões, como pequenos e grandes.

Diversos dispositivos são utilizados para calcular o escoamento de um fluido. Normalmente, para determinar a velocidade utilizam-se medidores de correntes, anemômetros, entre outros. Já para a medição de vazão são realizadas por meio de orifícios, bocais, vertedores, etc.

Assim, matematicamente, para a determinação da vazão do escoamento de um fluido em um orifício é de fundamental importância o cálculo do coeficiente de descarga e de velocidade, pois se tem um valor mais preciso da vazão e, por meio dele, corrige-se o valor teórico para o valor real.

Para a definição do cálculo utiliza-se o Teorema de Torricelli, na qual é uma aplicação do princípio de Bernoulli, em que fornece velocidade teórica na seção contraída de um jato através de um pequeno orifício por meio da fórmula:

[pic 1]

Como a velocidade teórica não leva em conta as perdas de cargas existentes introduz um coeficiente de correção, denominado de coeficiente de redução de velocidade dado pela seguinte fórmula:

[pic 2]

Durante o processo de escoamento ocorre perdas de carga, desta forma o coeficiente de descarga serve para corrigir a velocidade teórica devido ao atrito durante a trajetória do fluido. Assim, utiliza-se a seguinte equaç

[pic 3]

Assim, no experimento foi utilizado um medidor de vazão com placa de orifício que é um dispositivo que permite, de forma indireta, determinar o volume de fluido que passa através de uma dada seção de escoamento por unidade de tempo

1. OBJETIVO

O objetivo do experimento é determinar os coeficientes de velocidade (Cv) e descarga (Cd) em um medidor de vazão com placa de orifício.

1. MATERIAIS

• Bomba para encher o reservatório;
• Medidor com placa de orifício (altura d’agua h=360 mm);
• Balde graduado;
• Papel milimetrado;
• Barras verticais móveis no sentido do eixo y (26cm);

[pic 4]

Figura 1: Medidor com placa de orifício.

1. RESULTADO E DISCUSSÕES

A princípio, foi determinado dentro do tubo a altura da coluna d’água para que ela ficasse constante. Como na seguinte figura:

[pic 5]

Figura 2: Representação do experimento.

Onde:

Diâmetro do orifício (d) =6mm

Altura da coluna d’água (h) =360mm

Tamanho das varetas = 26 cm

 Em seguida, o tempo foi medidos três vezes e, depois, calculou-se a média dos tempos para encher um recipiente de 1000mL para calcular a vazão real do sistema. Obteve-se os seguintes resultados:

Tempo (s)
t1	17,17 seg
t2	17,25 seg
t3	17,82 seg
Média	17,49 seg

Tabela1: Tempo em segundos para encher um recipiente de 1000mL.

Após encontrar a média do tempo foi possível calcular a vazão teórica e a vazão real dadas pelas seguintes fórmulas:

[pic 6]

[pic 7]

Em que:

A – Área do orifício: [pic 8]

Vazão real [m³/s][pic 9]	Vazão teórica [m³/s][pic 10]
0,0000571	0,0000743

Tabela 2: Valores da vazão real e teórica.

Posteriormente, foi ajustado o papel milimetrado e as varetas para a demarcação dos pontos da trajetória do jato de água pelo orifício. Assim, obteve-se os seguintes resultados:

	H = 0,36 m
Ponto	x (m)	y (m)
1	0,055	-0,015
2	0,11	-0,024
3	0,165	-0,034
4	0,22	-0,041
5	0,275	-0,046
6	0,33	-0,074

Tabela 3: Coordenadas do jato d’água do orifício até o ponto tendo como referencial o orifício (refx=0,055 e refy=0,085 e y= tamanho da vareta-(yref+valor medido))