Post on 14-Aug-2015
Contenido1. Introducción.......................................................................................................2
2. Objetivo de la práctica:......................................................................................3
3. Marco Teórico....................................................................................................3
4. Equipos, Instrumentos y Material Utilizado........................................................6
4.1 Tubo Venturi:..................................................................................................6
4.2 Banco volumétrico..........................................................................................7
4.3 Cronómetro.....................................................................................................7
4.4 Termómetro....................................................................................................8
5. Procedimiento de la Práctica.............................................................................8
5.1 Tabla de Datos............................................................................................9
6. Datos, Observaciones y Cálculos......................................................................9
7. Análisis de Resultados....................................................................................11
8. Conclusiones...................................................................................................11
9. Bibliografía.......................................................................................................11
1. Introducción
2. Objetivo de la práctica:
Esta práctica tiene como objetivo que nosotros como estudiantes podamos deducir
la fórmula del venturímetro partiendo de la medición de un caudal real y uno
teórico basado en el principio de la conservación de la masa y el principio de la
conservación de la energía cinética avocando a la ecuación de Bernoulli.
3. Marco Teórico
El tubo venturi es un dispositivo inicialmente diseñado para medir la velocidad de
un fluido aprovechando el efecto venturi. Sin embargo, algunos se utilizan para
acelerar la velocidad de un fluido obligándole a atravesar un tubo estrecho en
forma de cono. La aplicación clásica de medida de velocidad de un fluido consiste
en tubo formado por dos secciones cónicas unidas por u tubo estrecho por el que
el fluido se desplaza consecutivamente a mayor velocidad. La presión en el tubo
venturi puede medirse por un tubo vertical en forma de U conectando la región
ancha y la canalización estrecha.
El tubo venturi consta de una sección inicial con el mismo diámetro que el de la
tubería en que se va a realizar su instalación, una sección cónica convergente,
una garganta cilíndrica donde se instala uno de los piezómetros y una sección
cónica divergente gradual, hasta alcanzar nuevamente el diámetro original de la
tubería. El otro piezómetro está instalado un poco antes de la sección cónica
convergente, en el inicio del venturímetro.
i
Es posible determinar una diferencia de presiones entre la sección inicial del tubo
y la sección más contraída, en la garganta, conectando un manómetro diferencial
entre estos dos puntos.
El tamaño del medidor venturi se da con el diámetro de la tubería en la cual se va
a instalar el dispositivo y con el diámetro de la garganta.
En el venturímetro, el planteamiento de la ecuación de Bernoulli las presiones en
la sección aguas arriba y en la garganta son presiones reales y las velocidades
son velocidades teóricas.
Q=A∗V
z1+h1+v12
2 g=z2+h2+
v22
2g
A1∗v1=A2∗v2
v1=A2∗v2A1
i Imagen tomada de http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Venturifixed2.PNG
Relacionando también las alturas tenemos entonces:
v2=√ (h1−h2)∗2g
(1− A22
A12 )
4. Equipos, Instrumentos y Material Utilizado
El venturímetro está instalado en un tablero piezométrico para medir las presiones
estáticas en los diferentes puntos del medidor. El agua es suministrada desde un
banco hidráulico tipo volumétrico y es regulado por una válvula de suministro o
válvula para control de caudal.
4.1 Tubo Venturi: De a lo largo del cual se hallan instalados once tubos
piezométricos.
ii
ii
4.2 Banco volumétrico
4.3 Cronómetro
4.4 Termómetro
5. Procedimiento de la Práctica
Reconocimiento del equipo.
Poner en funcionamiento la motobomba, con las válvulas de paso
totalmente cerradas, se van abriendo lentamente y se toman los respectivos
volúmenes en un tiempo determinado, para el cálculo del caudal (Q) (se
toman dos tiempos y dos volúmenes y se sacan promedios).
Se igualan las presiones en los piezómetros.
Hacer circular el caudal por el sistema, determinar su magnitud, observar y
analizar detenidamente la línea piezométrica y, con base en la información
disponible, dibujar la línea de energía.
Se toma el tiempo que tarda en llenarse determinado volumen (5L).
Se mide la altura en cada uno de los piezómetros, de terminando la presión.
Se miden las diferencias de presiones.
Se calcula la velocidad 2 y posteriormente la velocidad 1 por medio de las
diferentes fórmulas.
Se determinan los caudales reales y teóricos.
Obteniendo los caudales se determina el coeficiente ventury.
5.1 Tabla de Datos
Volumen (L)
Tiempo
(s)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
5 20 240 238 216 178 184 204 214 222 224 228 2325 13,02 246 238 182 90 114 160 184 200 210 220 2265 10,35 250 238 150 10 50 118 156 182 196 206 212
6. Datos, Observaciones y Cálculos
Con los datos de volumen y tiempo hallamos los tres caudales y el caudal
promedio, con la fórmula siguiente:
Q=Volúmentiempo
Q (L/s) Q (m3/s) Q promedio
0,25 0,00025
0,000372370,38402458 0,00038402
0,48309179 0,00048309
Qpromedio=0,00030908
Ahora necesitamos calcular el caudal teórico, para ello necesitamos calcular la
velocidad 2 con la siguiente ecuación, obtenida de la ecuación de Bernoulli y la
conservación de la materia.
V 2=√ 2g(h1−h2)1−( A2A1 )2
Sabiendo que las áreas usadas en el montaje del tubo Venturi son:
A1=530,9mm2=0,0005309m2
A2=201,1mm2=0,0002011m2
Volume
n
tiemp
o Qr (L/s) Qr(m3/s)
h1
(mm)
h2
(mm)
h1-h2
(mm) (a2/a1)^2 v2 Qt C=qt/qr
5 20 0,25 0,00025 240 178 62
0,1434824
2
1,1917281
7
0,00023965
7
0,9586261
4
5 13,02
0,3840245
8
0,0003840
2 246 90 156
0,1434824
2
1,8903562
6
0,00038015
1
0,9899122
8
5 10,35
0,4830917
9
0,0004830
9 250 10 240
0,1434824
2
2,3446983
7
0,00047151
9 0,976044
Hallando el promedio entre los diferentes C obtenidos se obtiene:
C=0,97486081
Lo cual nos indica que está en el rango correcto de C medido en laboratorio el cual
está comprendido entre 0,92 y 0,99.
7. Análisis de Resultados
Se puede deducir con el cálculo de C, que el caudal teórico contempla las
perdidas en la tubería, mientras que el caudal real no. Por lo tanto se puede decir
que el caudal teórico es un 97% del caudal real y el 3% son pérdidas.
Se puede ver que en montaje utilizamos presiones, y con respecto a los
laboratorios anteriores, se puede ver que en este caso hay pérdidas por reducción
y ampliación de áreas al igual que las pérdidas por fricción en la tubería.
Se puede ver mediante los resultados, que el coeficiente C deprende del régimen
de flujo del fluido es decir el número de Reynolds y de la geometría real que
corresponde al medidor, por lo tanto se pueden comparar número de Reynolds y
coeficiente C en un gráfico.
8. Conclusiones
El tubo Venturi es la herramienta que nos permite en la práctica medir la velocidad
de un fluido en una tubería trabajando a presión y de igual forma nos permite
determinar el caudal que circula por el conducto.
Se logró deducir la ecuación de la velocidad a partir de la ecuación de Bernoulli y
de la conservación de la materia para aplicarla en el montaje del tubo Venturi, para
encontrar el caudal teórico y ver la relación entre teórico y real llamada coeficiente
de Venturi.
9. Bibliografía