Venturmetro1. Introduccin

1.1. Objetivos Validar y poner en prctica los conocimientos adquiridos en clase. Aprender el funcionamiento de un venturmetro. Determinar los valores de k y n. Obtener el coeficiente de descarga Cd. Comparar los valores tericos con los obtenidos en la prctica.

1.2. Marco tericoElefecto Venturi(tambin conocido tubo de Venturi) consiste en que un fluido incompresible en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye supresinal aumentar lavelocidaddespus de pasar por una zona de seccin menor, si la circulacin se lleva a cabo en rgimen permanente.De acuerdo con el teorema de Bernoulli, la velocidad en la parte estrecha de la canalizacin tiene que ser mayor que en la ancha, y por estar ambas a la misma altura, la presin en la parte ancha es mayor que en la estrecha. Por tanto, cuando un fluido incrementa su velocidad sin variar de nivel, su presin disminuye.Aplicaciones de este fenmeno son la trompa de agua, que es un aparato utilizado en los laboratorios para hacer el vaco, los tubos de Venturi, que se emplean para medir caudales y crear depresiones locales, los pulverizadores y el mechero Bunsen.

Fig. 1 VenturmetroSe hace generalmente de hierro fundido y consta principalmente de una parte cilndrica del mismo dimetro que la tubera a la cual se acopla; esta tiene un anillo de bronce con un orificio piezomtrico para la medida de la presin.Luego viene una parte cnica convergente que termina en una garganta cilndrica con otra toma lateral; a continuacin sigue una parte cnica divergente, que termina en una porcin cilndrica del mismo dimetro que la tubera a la cual se acopla.A las tomas van conectados manmetros diferenciales.El tamao del venturmetro viene especificado por los dimetros de las tuberas a las cuales se acoplan y los dimetros de la garganta; por ejemplo 150 mm por 100 mm significa que el venturmetro puede acoplarse a una tubera de 150 mm y que su garganta tiene un dimetro de 100 mm.Para obtener resultados satisfactorios, el venturmetro debe estar precedido de una parte recta de tubera de longitud de por lo menos 10 dimetros.Aplicando el teorema de Bernoulli a las secciones 1 y 2, y considerando que el venturmetro est en posicin horizontal, tenemos:

Trabajando sobre la ecuacin de Bernoulli obtenemos:

Las presiones en PC = PD, luego

Queda:

Igualando (7.1) y (7.2), y aplicando la ecuacin de la continuidad; obtenemos:

Eliminando A1 el caudal real quedara:

Dnde:Cd = Coeficiente de gastoA1 y A2, secciones 1 y 2 respectivamente.D1 y D2, dimetros. = peso especfico del mercurio (13.6 gr/cm3) = peso especfico del agua (1 gr/cm3)Para el caso en que se use manmetro de aire, tenemos:

En general podemos escribir:

Dnde:R = Lectura en el manmetro diferencial (ver grfico).n = Exponente cuyo valor debe oscilar por 0.5K = constante a determinarse, y diferente para cada venturmetro.

2. Materiales

Banco hidrulico (venturmetro) Manmetro Cronmetro 3. Procedimiento

1) Tomamos las medidas de los dimetros de la tubera.2) Encendemos la mquina para hacer circular el fluido por la tubera.3) Manipulamos las llaves para modificar el caudal que circula por la tubera.4) Una vez establecido un caudal esperamos a que el manmetro se estabilice.5) Tomamos las medidas L1 y L2 en el manmetro.6) Medimos 4 volmenes con sus respectivos tiempos.7) Repetimos este proceso 4 veces.4. Anlisis de datos y resultados

D1 (mm)D2 (mm)

2414100013600

MedicinVi (L)Vf (L)T (s)L1L2

1101519,98192193

152020,14

202520,07

253019,98

210159,68173212

15209,85

20259,49

25309,6

3101515,21185199

152015,44

202515,27

253015,18

4101512,2180204

152012,16

202512,52

253012,99

Tabla 1. Datos obtenidosA partir de la tabla anterior obtenemos los datos para la linealizacin de la ecuacin 7.5Qr

249,4700,326

517,8661,975

327,3321,183

401,0431,549

Tabla 2. Datos para la linealizacin de la ecuacin 7.5A partir de la Tabla 2 obtenemos el grafico Qr vs

Fig 2. Grafico Qr vs

La pendiente de la recta nos sirve para el clculo del coeficiente de descarga Cd

Ln(Qr)Ln( R)

5,519-2,303

6,2501,361

5,7910,336

5,9940,875

Tabla 3. Datos para linealizacin de la ecuacin 7.6

Fig 3. Grafico Ln(Qr) vs Ln(R)

La ecuacin quedara finalmente: 5. Conclusiones y recomendaciones

5.1. Conclusiones El coeficiente de descarga es un factor adimensional caracterstico de la vlvula, que nos permite calcular el caudal con el que desembalsa una vlvula. La ecuacin de la energa y la ecuacin de continuidad pueden utilizarse para derivar la relacin a travs de la cual podemos calcular el caudaldel flujo. La principal ventaja del venturmetro estriba en que slo pierde un 10 - 20% de la diferencia de presin entre la entrada y la garganta. Esto se consigue por el cono divergente que desacelera la corriente.

5.2. Recomendaciones Tener una buena visualizacin de las medidas en el manmetro. Asegurarnos de que el equipo est funcionando en buenas condiciones Tener cuidado en el momento de tomar el tiempo, este tiene que ser preciso y lo ms exacto posible.