Centro Universitario de Oriente CUNORI

Facultad de IngenieraLaboratorio Mecnica de Fluidos Ing. Luis Sandoval

EL VENTURIMETRO

Integrantes Allan Gustavo Reyes Picn 2011 46214Mara Fernanda Cardona Lpez2012 44711Oscar Luis Enrique Menndez Cantoral2012 45027Kevin Salvador Gil Tobar 2011 45959Tulio Roberto Herrera Castro 2010 48002Walter Carlos Adolfo Quiroa Perez2010 48043

Indice INTRODUCCIN1OBJETIVOS2MARCO TEORICO3DESARROYO DEL ENSAYO7CALCULOS8CONCLUSIN12

INTRODUCCIN

Medir el flujo de un fluido incompresible dentro de una tubera es parte fundamental en el estudio de flujos, y lo ms importante es conocer el caudal y velocidad del fluido que circula a travs de dicho tubo. El venturmetro es un tipo de boquilla que se ensancha gradualmente y esto hace que se disminuya la prdida de energa cintica debida al rozamiento. Se aumenta la velocidad debido a que la energa se conserva, y al ser inversamente proporcional con el rea transversal del tubo, segn la ecuacin de Bernoulli y la continuidad dentro del tubo, habiendo un aumento en la presin. En esta prctica determinaremos experimentalmente el caudal con un venturmetro, para determinar que se cumple el teorema y determinar una ecuacin emprica para la descarga del venturmetro, determinar diferentes caudales reales y tericos, velocidades, distribucin de presiones tanto real como ideal y diferentes coeficientes de variacin, se pretenda tambin aprender el uso y manejo del equipo, en este caso el venturmetro

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Que el estudiante determine experimentalmente el caudal con un venturmetro.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Dibujar la curva de caudales del venturmetro.

Obtener el coeficiente de descarga (caudal) para la calibracin del venturmetro.

Obtener la ecuacin emprica o experimental para la descarga del venturmetro a ensayar.

MARCO TEORICO

El Tubo de Venturi fue creado por el fsico e inventor italiano Giovanni Battista Venturi (1.746 1.822). Fueprofesoren Mdena y Pava. En Paris y Berna, ciudades donde vivi mucho tiempo, estudi cuestiones tericas relacionadas con elcalor,pticae hidrulica. En este ltimo campo fue que descubri el tubo que lleva su nombre. Segn l este era un dispositivo para medir el gasto de un fluido, es decir, la cantidad de flujo por unidad de tiempo, a partir de una diferencia de presin entre el lugar por donde entra la corriente y el punto, calibrable, de mnima seccin del tubo, en donde su parte ancha final acta como difusor.

DefinicinEs un tipo de boquilla especial, seguido de un cono que se ensancha gradualmente, accesorio que evita en gran parte la prdida de energa cintica debido al rozamiento. Es por principio un medidor de rea constante y de cada de presin variable. En la figura se representa esquemticamente un medidor tipo Venturi.

El Tubo de Venturi es un dispositivo que origina una prdida de presin al pasar por l un fluido. En esencia, ste es una tubera corta recta, o garganta, entre dos tramos cnicos. La presin vara en la proximidad de la seccin estrecha; as, al colocar un manmetro o instrumento registrador en la garganta se puede medir la cada de presin y calcular el caudal instantneo, o bien, unindola a un depsito carburante, se puede introducir este combustible en la corriente principal.

Las dimensiones del Tubo de Venturi paramedicinde caudales, tal como las estableci Clemens Herschel, son por lo general las que indica la figura 1. La entrada es una tubera corta recta del mismo dimetro que la tubera a la cual va unida. El cono de entrada, que forma el ngulo a1, conduce por una curva suave a la garganta de dimetro d1. Un largo cono divergente, que tiene un ngulo a2, restaura la presin y hace expansionar el fluido al pleno dimetro de la tubera. El dimetro de la garganta vara desde un tercio a tres cuartos del dimetro de la tubera.

La presin que precede al cono de entrada se transmite a travs de mltiples aberturas a una abertura anular llamada anillo piezomtrico. De modo anlogo, la presin en la garganta se transmite a otro anillo piezomtrico. Una sola lnea de presin sale de cada anillo y se conecta con un manmetro o registrador. En algunos diseos los anillos piezomtricos se sustituyen por sencillas uniones de presin que conducen a la tubera de entrada y a la garganta.

La principal ventaja del Vnturi 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.

Es importante conocer la relacin que existe entre los distintos dimetros que tiene el tubo, ya que dependiendo de los mismos es que se va a obtener la presin deseada a la entrada y a la salida del mismo para que pueda cumplir la funcin para la cual est construido.Esta relacin de dimetros y distancias es la base para realizar los clculos para laconstruccinde un Tubo de Venturi y con los conocimientos del caudal que se desee pasar por l.Deduciendo se puede decir que un Tubo de Venturi tpico consta, como ya se dijo anteriormente, de una admisin cilndrica, un cono convergente, una garganta y un cono divergente. La entrada convergente tiene un ngulo incluido de alrededor de 21, y el cono divergente de 7 a 8. La finalidad del cono divergente es reducir la prdida global de presin en el medidor; su eliminacin no tendr efecto sobre el coeficiente de descarga. La presin se detecta a travs de una serie de agujeros en la admisin y la garganta; estos agujeros conducen a una cmara angular, y las dos cmaras estn conectadas a un sensor de diferencial de presin.

EFECTO VENTURIFenmeno que se produce en una canalizacin horizontal y de seccin variable por la que circula un fluido incompresible, sin viscosidad y 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.

MEDIDORES DE FLUJO DE TUBERASUn punto fundamental en el estudio de flujos por el interior de tuberas es el conocimiento del caudal y la velocidad del fluido que circula a travs de la tubera. Los diferentes mtodos para la medida de velocidades medias en el flujo de fluidos pueden clasificarse en tres grupos: Los basados en la diferencia de presin provocadas por estrechamientos de la conduccin con secciones de flujo constantes: diafragmas, boquillas y venturmetros. Los basados en secciones de flujo variables provocadas por las diferencias de presin constantes que determina un flotador: rotmetros. Los indirectos, basados en la medida de caudales en la determinada seccin de flujo: presas, contadores mecnicos, medidores trmicos, medidores ultrasnicos, medidores magnticos, etc.

Aplicando el teorema de Bernoulli entre los puntos 1, en la entrada, y 2, en la garganta del tubo Venturi de la figura 16, se obtiene: (1)Si el Venturi se encuentra situado en posicin totalmente horizontal, las alturas de Posicin de los puntos 1 y 2 son iguales, es decir z1 z2, y estos trminos se cancelan en la ecuacin (1), pero si el tubo Venturi est inclinado, como se muestra en la figura 16, las alturas de posicin son diferentes, z1 z2.

Por otra parte, V1 y V2 pueden considerarse como las velocidades medias en la seccin correspondiente del tubo Venturi, y como el flujo se desarrolla en rgimen permanente y el fluido es incompresible, la ecuacin de continuidad establece que:

(2)

Sustituyendo la expresin (2) en la ecuacin (1), se obtiene:

Y, por tanto, el caudal se calcula como:(4)

En consecuencia con un tubo Venturi el problema de medir un caudal se reduce a la medida de las presiones p1 y p2, pues el resto de variables presentes en la ecuacin (4) son dimensiones geomtricas fijas para cada caso. En concreto es suficiente la medida de la presin diferencial p1 p2, por ejemplo mediante un manmetro piezomtrico en U, como el mostrado en la figura 16, con un lquido no miscible con el fluido que circule por la conduccin.

Si ste es un gas, en el manmetro se puede usar agua; si circula agua, en el manmetro se puede usar mercurio. Estrictamente, el resultado de la ecuacin (4) es vlido, como la ecuacin de Bernoulli, para flujos ideales en los que los efectos de la friccin son despreciables. En los tubos Venturi reales, la friccin, aunque pequea, est presente, de modo que la cada de presin p1 p2 medida en el manmetro diferencial es debida al aumento de energa cintica en la garganta, pero tambin a una pequea prdida de carga.

Por tanto los caudales obtenidos con la ecuacin (4) tienden a ser ligeramente mayores que los caudales reales, y por ello se introduce un factor de correccin, denominado coeficiente de descarga o de derrame, Cd (ecuacin 5). En cada caso habr de calibrarse el Venturi para obtener el valor adecuado de este coeficiente. Para un tubo Venturi convencional Cd suele adoptar valores en el rango 0,90-0,96.

DESARROYO DEL ENSAYO

EQUIPO UTILIZADO

Un tubo de seccin rectangular de ancho constante y altura variable, por el que circula agua con un caudal constante.

2 piezmetros conectados en el tubo de Venturi con dimetros de seccin transversal de 26 y 16 milmetros respectivamente.

Un cronometro.

Un recipiente (cubeta) de 3 litros.

CALCULOS

Se calcula la diferencia de altura piezomtricas entre h1 y h2 tomadas del venturimetro del laboratorio como se muestra en la siguiente tabla:

Altura de Piezometrosh (cm)

h1h1

22.49.313.1

19.19.59.6

19.6118.6

2012.47.6

20.513.66.9

21.215.26

21.616.55.1

22.418.14.3

Para cada lectura en los piezmetros deber aforarse el caudal real, Qr. empleando el mtodo volumtrico.

NoDatos de Laboratorio

Vol.Tiempo de llenado

t1t2

13000 cm8.858.71

23000 cm9.9110.09

33000 cm10.4110.37

43000 cm11.0311.08

53000 cm11.9412

63000 cm12.4312.68

73000 cm13.3113.66

83000 cm14.6615

Se procede a calcular el caudal terico y real que circulan por el sistema para cada diferencia de alturas piezomtricas.

Venturmetro

NoClculos

QtericoQreal1Qreal2QrealLog(h)Log(Qreal)

1348.280445338.983051344.431688341.7073691.11727132.53365434

2298.14605302.724521297.324083300.0243020.982271232.47715643

3282.190682288.184438289.296046288.7402420.934498452.46050732

4265.277392271.985494270.758123271.3718080.880813592.43356473

5252.765611251.256281250250.6281410.838849092.39902983

6235.705148241.351569236.59306238.9723140.778151252.37834759

7217.309409225.39444219.619327222.5068830.707570182.34734345

8199.538944204.638472200202.3192360.633468462.30603718

Con los datos anteriores constryase la curva de caudales del venturi ploteando en el eje vertical la diferencia de alturas piezometricas h, y en el eje horizontal los caudales tericos y reales.

Determinacin del coeficiente CD del venturi para ello plotee los valores de Caudal Real sobre el eje vertical y los valores de Caudal Terico sobre el eje horizontal.

Se plotean los valores de los Logaritmos del caudal real en la vertical y el logaritmo de h en la horizontal.

Por lo que se determin el valor de n=0.4754 y el valor de K=2.0085, por lo que K=101.97

Se realiza una comparacin de los caudales obtenidos en una grfica.

CONCLUSIN

Como futuros ingenieros es importante tener los conocimientos relacionados con los fluidos en movimiento, ya que con la ayuda de un Tubo de Venturi se pueden disear equipos para aplicaciones especficas o mejoras a equipos construidos, teniendo en cuenta que el caudal dentro del tubo ser el mismo, siendo variantes la velocidad y el rea, modificando la presin. Comprobamos que el principio se cumple experimentalmente, a travs de un tubo de Venturi con los piezmetros a un h conocido, aforando el caudal real para conocer ms adelante el caudal terico y real que circula por el sistema para cada diferencia de las alturas piezomtricas. El estudio nos permite ver que para los resultados de los caudales reales observados en el ensayo, con los caudales generados por la ecuacin fsica y la ecuacin emprica, dan un resultado bastante aproximado entre ellos, por lo que se comprueba que el caudal en el venturmetro ser el mismo siempre.

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