Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Laboratorio de ingeniería II

Practica 7: Determinación del caudal y la velocidad de un fluído

mediante un tubo venturi y una placa de orificio

Alumnos:

Encinas Valencia Francisco Jesús

Mariscal Hernández Cesar

Martínez Trujillo Mario

Rodríguez Acevedo Arturo

Pons Taracena Manolo

Hernández Cortes Giovanni Esteban

Objetivo

Calcular la velocidad y el caudal de agua que circula por una tubería en régimen estacionario a partir de mediciones de caída de presión en un tubo Venturi y en una placa de orificio.

Fundamento teorico

Energía cinética

Es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética. Suele abreviarse con letra Ec o Ek 

Y se calcula:

Energía potencial.  Es la energía que mide la capacidad que tiene dicho

sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra U o Ep

Para calcular:

m= masa g= gravedad = 9.81 m/s² h= altura

Principio de Bernoulli Describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de

una corriente de agua. Expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.

La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido

potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea

energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

Se calcula:

V= velocidad del fluido en la sección considerada.

p= densidad del fluido

P=presión a lo largo de la línea de corriente

g= aceleración gravitatoria

Z=altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia

Para aplicar la ecuación se deben realizar los siguientes supuestos:

Viscosidad (fricción interna) = 0 Es decir, se considera que la línea de corriente sobre la cual se aplica se encuentra en una zona 'no viscosa' del fluido.

Caudal constante

Flujo incompresible, donde ρ es constante.

La ecuación se aplica a lo largo de una línea de corriente o en un flujo irrotacional

Un ejemplo de aplicación del principio se da en el flujo de agua en tubería.

La placa de orificio Una placa de orificio o diafragma consiste en un orificio

calibrado ubicado dentro de un conducto. La vena fluida se contrae al atravesar el diafragma y adquiere el perfil mostrado en la figura.

La ecuación que permite el cálculo del caudal mediante el uso de un diafragma es:

Tubo Venturi Un tubo Venturi se conforma de una sección convergente

cónica prolongada por un cuello cilíndrico y seguida de una sección divergente igualmente cónica.

La ecuación que permite el cálculo del caudal mediante el uso de un tubo Venturi es:

Unidad de dinámica de fluidos PIGNAT BDF/3000 Objetivos pedagógicos

Estudio experimental y teórico de la dinámica de los fluídos.

Estudio de las pérdidas de carga de los diferentes componentes de las redes hidráulicas :

Válvulas, codos, ensanchamientos y estrechamientos bruscos.

Canalizaciones de diferentes diámetros, longitudes y rugosidades.

Comparación de diferentes medidas del caudal :

Caudalómetro a flotador.

Órganos deprimógenos (Venturi y diafragma ).

Llenado.

Comparación de los valores experimentales y teóricos :

Cálculos teóricos de las pérdidas de carga.

Cálculos teóricos de los caudales a partir de la norma NF EN ISO 5167-1 para el tubo Venturi y el diafragma.

Visualización del régimen de derramamiento : experiencia de Reynolds.

Algoritmo de desarrollo

experimental

identificar cada una de las válvulas en el equipo de dinámica de fluidos

PIGNAT BDF/3000.

Verificar que el tanque de almacenamiento de

fluido del equipo PIGNAT BDF/3000 esté lleno con agua por lo menos a la mitad de su capacidad

purgar el conjunto de las canalizaciones y de los

flexibles de toma de presión del transmisor antes de comenzar el

estudio de las velocidades y caudales

Realizar la medición del caudal mediante el

caudalímetro

Obtener mediciones de caída de presión

mediante el tubo de Venturi para

posteriormente calcular el caudal

Obtener mediciones de caída de presión

mediante la placa de orificio para

posteriormente calcular el caudal

General

Para purgar

Abrir las válvulas V6 y V7.

Abrir la válvula V1 dando solo una vuelta

para evitar que el flotador se eleve

bruscamente en el interior del

caudalímetro.

Poner en funcionamiento la

bomba

Imponer el caudal máximo regulando

éste con la válvula V1.

Abrir las válvulas V2, V3, V4 y V5.

Hacer circular el agua para eliminar las

burbujas de aire en las diferentes

canalizaciones.

Medición del caudal mediante el caudalimetro

Abrir las válvulas V6 y

V7.

Poner en funcionamiento

la bomba .

Elegir un caudal en el

caudalímetro regulando éste con la válvula

V1.

Anotar la indicación dada por el flotador.

Tubo Venturi: calculo del caudal

Medir las pérdidas de carga en el tubo

de Venturi

Renovar esta toma de presión para

diferentes caudales impuestos sobre el

caudalímetro.

Al concluir las mediciones, parar la

bomba desde el tablero de mando y cerrar las válvulas

V1 y V6.

Abrir la válvula V2.Poner en

funcionamiento la bomba.

Elegir un caudal en el caudalímetro

regulando éste con la válvula V1

Anotar la indicación dada por el flotador.

Medir las pérdidas de carga en el diafragma

Renovar esta toma de presión para

diferentes caudales impuestos sobre el

caudalímetro.

Al concluir las mediciones, parar la

bomba desde el tablero de mando y

cerrar las válvulas V1 y V2.

Placa de orificio: calculo del caudal

BIBLIOGRAFÍA:

1. Çengel Y. A., Cimbala J. M., Mecánica de fluidos: Fundamentos y Aplicaciones, McGraw Hill, 2012.

2. Munson B. R., Okiishi T. H., Huebsch W. W., Rothmayer A. P., Fundamentals of fluid mechanics, John Wiley & Sons, Inc., 2013.

3. White F. M. Mecánica de fluidos, McGraw-Hill Interamericana, 2008.

4. Crowe C. T., Elger D. F., Roberson J. A., Mecánica de fluidos, Editorial Grupo Patria, 2007.

5. Martínez A. C., Mecánica de fluidos, Editorial Thomson, 2006.

6. Darby R. Chemical Engineering Fluid Mechanics, Second Edition, M. Dekker Inc., 2001.

7. Nakayama Y., and Boucher R. F. Introduction to Fluid Mechanics, Butterworth-Heinemann, 2000.

8. Bird R.B., Stewart W.T. y Lightfoot E.N. Transport Phenomena. 2a. Edición. John Wiley & Sons. 2000.