DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DESCARGA EM RESERVATÓRIOS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DESCARGA EM RESERVATÓRIOS
RELATÓRIO EXPERIMENTAL
LABORATÓRIO DE ENGENHARIA TÉRMICA – TM258

CURITIBA, 2011
1. Objetivos

Este relatório tem como objetivo determinar o coeficiente de descarga em reservatórios, levando em conta diferentes diâmetros e geometrias de orifícios para vazão de água.
O coeficiente de descarga é definido como a razão entre a vazão real e a vazão máxima (teórica) que um dado dispositivo pode fornecer e é calculado a partir equação:

Onde:
Q = Vazão de entrada do reservatório
A = Área da seção transversal do orifício.
G = aceleração da gravidade, considerada igual a 9,8 m/s²
Δh = altura da coluna da água até o centro do furo

2. Descrição do experimento

Para realizar medições que fornecessem dados para utilizar a equação descrita acima, foi feito um arranjo onde água saia de uma caixa de água, passava por um medidor de vazão (com relação de correção obtida em outro experimento) e caia em um reservatório de acrílico. A vazão de água podia ser controlada por uma válvula, na saída da caixa de água.
Neste reservatório, foi aberto um orifício de diâmetro conhecido. Em certo momento, a coluna de água no interior do reservatório atingia um equilíbrio. Nesta condição, foi medida a altura da coluna da água.
Esta água escoava para um tanque, e era bombeada, para a caixa de água.

3. Dedução da equação de coeficiente de descarga
Por definição, o coeficiente de descarga é a razão entre vazão real e a vazão máxima (teórica) que um dado dispositivo pode fornecer. A vazão real já nos é fornecida pelo medidor de vazão na saída da caixa de água. A vazão máxima depende de outros fatores e sua equação pode ser deduzida analiticamente.
Inicialmente temos:

Para descobrir a vazão máxima:

Onde v = velocidade do fluido na saída do reservatório.
Para descobrir esta velocidade, recorremos à conservação de energia mecânica.

Substituindo