Coeficiente de descarga

En una boquilla u otra constricción, el coeficiente de descarga (también conocido como coeficiente de descarga o coeficiente de eflujo ) es la relación entre la descarga real y la descarga ideal, ^{[ 1 ]} es decir, la relación entre el caudal másico en el extremo de descarga de la boquilla y el de una boquilla ideal que expande un fluido de trabajo idéntico desde las mismas condiciones iniciales hasta las mismas presiones de salida.

Matemáticamente, el coeficiente de descarga puede relacionarse con el caudal másico de un fluido a través de un tubo recto de área de sección transversal constante mediante la siguiente fórmula:

${\displaystyle C_{\text{d}}={\frac {\dot {m}}{\rho {\dot {V}}}}={\frac {\dot {m}}{\rho Au}}={\frac {\dot {m}}{\rho A{\sqrt {\frac {2\Delta P}{\rho }}}}}={\frac {\dot {m}}{A{\sqrt {2\rho \Delta P}}}}}$

${\displaystyle C_{\text{d}}={\frac {Q_{\text{exp}}}{Q_{\text{ideal}}}}}$

Dónde:

${\displaystyle C_{\text{d}}}$, coeficiente de descarga a través de la constricción (adimensional).

${\displaystyle {\dot {m}}}$, caudal másico de fluido a través de la constricción (masa por unidad de tiempo).

${\displaystyle \rho }$, densidad del fluido (masa por volumen).

${\displaystyle {\dot {V}}}$, caudal volumétrico de fluido a través de la constricción (volumen por unidad de tiempo).

${\displaystyle A}$, área de sección transversal de la constricción del flujo (área).

${\displaystyle u}$, velocidad del fluido a través de la constricción (longitud por unidad de tiempo).

${\displaystyle \Delta P}$, caída de presión a través de la constricción (fuerza por área).

Este parámetro resulta útil para determinar las pérdidas irrecuperables asociadas a un determinado equipo (constricción) en un sistema de fluidos, o la "resistencia" que dicho equipo impone al flujo.

Esta resistencia al flujo, a menudo expresada como un parámetro adimensional,${\displaystyle k}$, está relacionado con el coeficiente de descarga a través de la ecuación:

${\displaystyle k={\frac {1}{C_{\text{d}}^{2}}}}$

que se puede obtener sustituyendo${\displaystyle \Delta P}$en la ecuación antes mencionada con la resistencia,${\displaystyle k}$, multiplicado por la presión dinámica del fluido,${\displaystyle q}$.

Es muy común en ingeniería especificar la${\displaystyle C_{\text{d}}A}$como una propiedad inherente de un orificio u otra restricción, en lugar de una resistencia al flujo:

${\displaystyle C_{\text{d}}A={\frac {\dot {m}}{\sqrt {2\rho \Delta P}}}}$

Debido al comportamiento complejo de los fluidos alrededor de algunas estructuras como orificios, compuertas y vertederos, se realizan ciertas suposiciones para el análisis teórico de la relación nivel-caudal. Por ejemplo, en el caso de las compuertas, la presión en la abertura de la compuerta no es hidrostática, lo cual es difícil de modelar; sin embargo, se sabe que la presión en la compuerta es muy pequeña. Por lo tanto, los ingenieros suponen que la presión es cero en la abertura de la compuerta y se obtiene la siguiente ecuación para el caudal:

${\displaystyle Q=A_{0}{\sqrt {2gH_{1}}}}$

dónde:

Q, descarga

${\displaystyle A_{0}}$, área de flujo

g, aceleración debida a la gravedad

${\displaystyle H_{1}}$, diríjase justo río arriba de la puerta

Sin embargo, la presión no es realmente cero en la compuerta; por lo tanto, el coeficiente de descarga, C _d, se utiliza de la siguiente manera:

${\displaystyle Q=C_{\text{d}}A_{0}{\sqrt {2gH_{1}}}}$

• Coeficiente de flujo
• Placa de orificio

• Estrangulamiento por flujo masivo , Nancy Hall, 6 de abril de 2018