MATERIA: LABORATORIO INTEGRAL 1

NOMBRE DEL MAESTRO: ING. ALEJANDRO ROMERO

BARRIENTOS

TEMA:

CAVITACION, TUBO VENTURI Y BERNOULLI

ALUMNO: JORGE ALBERTO RAMIREZ REYES

#12130265

TORREON COAH a 07 de JULIO del 2014

INTRODUCCION:

La unidad de cavitación, Bernoulli y tubo de Venturi se ha diseñado para demostrar algunas de las

posibles prácticas que se consiguen con un tubo de Venturi, entre las cuales se encuentran:

estudio de la cavitación, bombas de aspiración (disminución de presión en un depósito) y

determinación de la sección extra del tubo Venturi, estudio del teorema de Bernoulli.

Objetivo:

Observar el fenómeno de la cavitación con conducción forzada y el funcionamiento del tubo

Venturi.

Determinar la sección exacta A2 en el tubo de Venturi.

Observaciones:

La forma de hacer la práctica me sorprendió ya que en este laboratorio a anteriores en este

realizamos cosas que antes solo eran teóricas lo que lo vuelve muy interesante y entretenido.

Material:

Banco o Grupo Hidráulico[FME 00]

Unidad de Venturi, Bernoulli y Cavitación [FME22]

Probeta de Plástico capacidad 1 L.

Cronometro

Recipiente Gris (medio tanque).

Marco Teórico:

La Cavitación

La cavitación se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de un

líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible. Esta baja que sufre la presión es

debida a los efectos dinámicos de un líquido al escurrir, siguiendo fronteras curvas o alrededor de

cuerpos sumergidos.

El fenómeno consiste en un cambio rápido y explosivo de fase liquida a vapor. Si el líquido fluye a

través de una región donde la presión es menor que su presión de vapor, este hierve y forma

burbujas. Estas burbujas son transportadas por el líquido hasta llegar a una región de mayor

presión, donde el vapor regresa al estado líquido de manera súbita aplastándose bruscamente las

burbujas.

Este fenómeno se llama Cavitación.

Cuando un líquido fluye a través de una región donde la presión es menor que su presión de

vapor, el líquido hierve y forma burbujas de vapor.

Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en contacto con una pared solida cuando cambian

de estado las fuerzas ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a

presiones localizadas muy alto, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida.

El fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión de que se

trata de gravedad que golpea en las diferentes partes de la máquina.

La cavitación puede dañar casi cualquier material las picaduras causadas por el colapso de las

cavidades producen un enorme desgaste en los diferentes componentes y pueden acortar

enormemente la vida de la bomba o hélice.

EFECTO QUIMICO: con la implotacion de las burbujas de liberan iones de oxigeno que como

sabemos atacan la superficie de los metales.

Tubo de Venturi

El tubo de Venturi se fabrica con materiales diversos según la aplicación de destino, el material

más empleado es acero al carbono, también se utiliza el latón, bronce, acero inoxidable, cemento,

y revestimiento de elastómeros para paliar los efectos de la corrosión. El tubo Venturi ofrece

ventajas con respecto a otros captadores, como son :

1. Menor perdida de carga permanente, que la producida por el diafragma y la tobera de

flujo, gracias a los conos de entrada y salida.

2. Mediciones de caudales superiores a un 60% a los obtenidos por el diafragma para la

misma presión diferencial e igual diámetro de tubería.

3. El Venturi requiere un tramo recto de entrada más corto que otros elementos primarios.

4. Facilidad para la medición de flujo de líquidos con sólidos en suspensión.

El tubo Venturi se recomienda en casos donde el flujo es grande y requiere una baja caída de

presión, o bien, el fluido sea altamente viscoso, se utiliza donde se requiere el máximo de

exactitud, en la medición de fluidos altamente viscosos, y cuando se necesite una mínima caída de

presión permanente.

Generalmente los tubos Venturi se utilizan en conducciones de gran diámetro, de 12" en adelante,

ahí las placas de orificio producen pérdidas de carga importantes y no se consigue una buena

medida, el Venturi se utiliza en conductores de aire o humos con conductos no cilíndricos, en

tuberías de cemento grandes, para conducción de agua, etc. Según la naturaleza de los fluidos de

medida, se requieren modificaciones en la construcción del tubo Venturi como son: eliminación de

los anillos de ecualización, inclusión de registros de limpieza, instalación de purgas, etc. En el corte

transversal se aprecian los anillos circulares que rodean el tubo Venturi en los puntos de medida.

Esos anillos huecos conectan el interior del tubo mediante orificios en número de cuatro ó más,

espaciados uniformemente por la periferia. El fluido, al circular, pasa por estos orificios y por el

anillo donde se encuentran los racores que se conectan al transmisor.

Teorema de Bernoulli

Teorema de Bernoulli, principio físico que implica la disminución de la presión de un fluido

(líquido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad. Fue formulado en 1738 por el

matemático y físico suizo Daniel Bernoulli, y anteriormente por Leonard Euler. El teorema afirma

que la energía total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de

la trayectoria de flujo. Puede demostrarse que, como consecuencia de ello, el aumento de

velocidad del fluido debe verse compensado por una disminución de su presión.

El teorema se aplica al flujo sobre superficies, como las alas de un avión o las hélices de un

barco. Las alas están diseñadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la

superficie superior que sobre la inferior, por lo que la presión sobre esta última es mayor que

sobre la superior. Esta diferencia de presión proporciona la fuerza de sustentación que mantiene

al avión en vuelo. Una hélice también es un plano aerodinámico, es decir, tiene forma de ala. En

este caso, la diferencia de presión que se produce al girar la hélice proporciona el empuje que

impulsa al barco. El teorema de Bernoulli también se emplea en las toberas, donde se acelera el

flujo reduciendo el diámetro del tubo, con la consiguiente caída de presión. Asimismo se aplica en

los caudalímetros de orificio, también llamados Venturi, que miden la diferencia de presión entre

el fluido a baja velocidad que pasa por un tubo de entrada y el fluido a alta velocidad que pasa por

un orificio de menor diámetro, con lo que se determina la velocidad de flujo y, por tanto, el

caudal.

Procedimiento:

1.-comprobar que el tubo de Venturi está en posición divergente.

2.-Conectar el equipo al banco hidráulico por la manguera flexible con conexión rápida.

3.-coloque el extremo de la otra manguera flexible, a la salida del equipo en el depósito

volumétrico.

4.- Cierre las llaves de los tubos manométricos previamente vaciados.

5- hacer las siguientes conexiones.

Conexión Venturimetro Se conecta en Llave manométrica

1 1 y 5

2 2

3 3

4 Vacuometro

5 Manómetro

6 4

*Nota: Para esta conexión se hará uso del accesorio “Y”.

6.-Encienda la bomba y suavemente, abra la válvula hasta abrirla completamente.

7.-observa la formación de burbujas, lo que indica la existencia de cavitación. Escuche también el

ruido característico que se produce al abrir rápidamente la válvula.

2.- Bomba de aspiración

1. Comprobar que el tubo de Venturi está en posición divergente.

2. Conectar el equipo en el banco hidráulico por la manguera flexible con conexión rápida.

3. Conecte el extremo de la otra manguera flexible, a la salida del equipo en el depósito

volumétrico.

4. Cerrar las llaves de los tubos manométricos previamente vaciados.

5. Hacer las siguientes conexiones:

Conexión Venturimetro Se Conecta en Llaves manométricas

1 1 y 5*

2 2

3 3

4 Una de las llaves de depósito 1

5 Manómetro

6 4

Segunda llave al depósito 1 Vacuometro

*Nota: Para esta conexión se hará uso del accesorio en “Y”.

6. Abrir las dos llave del depósito 1

7. Encienda la bomba y, suavemente, abra la válvula hasta abrirla completamente.

8. Observar cómo va disminuyendo la presión del depósito, reflejada en el vacuometro y

esperar a que la medida del vacuometro se estabilice, que sea cuando se alcance el valor

máximo de vacío.

9. Cierre las dos válvulas del depósito 1 y apague la bomba.

10. Llene el depósito 2 con colorante. (asegúrese que la válvula se encuentre cerrada).

11. Desconecte la manguera de depósito 1 que va de la toma 4 y colóquela en la válvula del

depósito 2.

12. Abra la válvula del depósito 2 y la válvula del depósito 1, observe como el agua sube de

depósito inferior al superior.

3.-Determinacion de la sección exacta del tubo Venturi, estudio del teorema de Bernoulli

1. Comprobar que el tubo Venturi está en posición convergente.

2. Conectar el equipo al banco hidráulico por la manguera flexible con conexión

rápida.

3. Hacer las siguientes conexiones:

Conexión Venturimetro Se conecta en Llave manométrica

1 1 y Manómetro*

2 2

3 3

4 4

5 5

6 Vacuometro

*Nota: Para esta conexión se hará uso del accesorio en “Y”.

4. Encienda la Bomba y, suavemente, habrá la válvula hasta abrirla completamente.

5. Dirige el flujo hacia la probeta y mida el tiempo que tarda en llenarse un litro

6. Complete la siguiente tabla.

Conclusión

El aprendizaje de esta práctica para mí ha sido bastante ya que la mayoría de

las cosas que observe no tenía conocimiento alguno como el origen de la

cavitación y la importancia que tiene que sea prevenida en la industria así

como la función que desempeña el tubo Venturi para manejar la presión

tanto como la velocidad para controlar el líquido también agregue a mi

conocimiento como el teorema de Bernoulli se aplica al flujo sobre

superficies como las alas de un avión aunque en esta ocasión se aplica para

saber el origen de la cavitación.

Bibliografía

http://ingenieros2011unefa.blogspot.mx/2008/01/cavitacion.html

http://rabfis15.uco.es/MecFluidos/1024/untitled-19.htm

PRUEBA VOLUMEN TIEMPO CAUDAL PRESION 1

litros m3 (s) m3/S Bar Kgf/m2

1 0.5 0.0005 4.3 0.000116279 0.5 5097.45867

2 0.5 0.0005 3.19 0.00015674 1 10194.9173

3 0.5 0.0005 2.8 0.000178571 1.5 15292.376

4 0.5 0.0005 2.33 0.000214592 2 20389.8347

5 0.5 0.0005 2 0.00025 2.4 24467.8016

PRESION 2 D AREA 2

Bar Kgf/m2 m2 -

0.15 -1529.2376 13.3110293 3.31233E-

05

-0.3 -3058.4752 26.6220586 3.15782E-

05 -

0.46 -4689.66198 40.137873 2.93082E-

05

-0.6 -6116.95041 53.2441172 3.05748E-

05 -

0.72 -7340.34049 63.8929407 3.25079E-

05

DENSIDAD DEL H2O (Kg/m3 ) AREA 1 (m2) DIAMETRO (A1) DIAMETRO (A2)

995.67 4.91E-04 m m

0.02500318 0.00649414

mm mm

25.0031829 6.49413863