Tubo De Venturi

TUBO DE VENTURI

Integrantes:

Diego León, Mónica Caicedo, Reinaldo Manzano, Anderson Aranda, Erika Vargas.

Laboratorio Física de Fluidos, Grupo E, 20 de noviembre de 2012.

RESUMEN.

La práctica esta encaminada a entender la utilización del tubo de Venturi para hallar el caudal de un fluido que circula en un circuito simple, aplicando la conservación de energía y masa.

INTRODUCCIÓN

El flujo de fluidos suele ser extremadamente complejo, como se aprecia en las corrientes de los rápidos de un río o en las flamas de una fogata; pero algunas veces se pueden representar mediante modelos idealizados.

El caudal que circula por una conducción se puede determinar de forma simple imponiendo un estrechamiento en la sección de paso, de modo que se genere una reducción de presión. Para medir el caudal se utilizan los caudalímetros, dentro de esta categoría se encuentra el tubo Venturi En esta práctica se obtendrá el caudal de agua que circula por un circuito simple, que también dispone de un caudalímetro de flotador o rotámetro.

TUBO VENTURI

Los medidores de tubo Venturi deben su nombre al físico italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822), si bien su aplicación práctica como instrumento de medida del caudal no llegó hasta mucho tiempo después, con el norteamericano Clemens Herschel (1842-1930).

El tubo de Venturi se utiliza para medir la velocidad de un fluido incomprensible, este dispositivo origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido.

Este tubo consta de una tubería corta recta o "garganta" entre dos tramos cónicos, haciendo que la presión varíe en la proximidad de la sección estrecha.

Funcionamiento de un tubo de Venturi

En el Tubo de Venturi el flujo desde la tubería principal en la sección A se hace acelerar a través de la sección angosta llamada garganta, donde disminuye la presión del fluido. Después se expande el flujo a través de la porción divergente al mismo diámetro que la tubería principal. En la pared de la tubería en la sección A y en la pared de la garganta, a la cual llamaremos sección C, se encuentran ubicados ramificadores de presión. Estos ramificadores de presión se encuentran unidos a los dos lados de un manómetro diferencial de tal forma que la deflexión h es una indicación de la diferencia de presión PA – PB. La ecuación de la energía y la ecuación de continuidad pueden utilizarse para derivar la relación a través de la cual podemos calcular la velocidad del flujo.

Caudal : Cuando un fluido fluye por una tubería de sección recta con una velocidad , se define el caudal como el volumen de líquido transportado por unidad de tiempo, es decir, ver ecuación 1.

Ecuación 1

Ecuación de continuidad: En el caso de un fluido incompresible que fluye por una tubería de sección recta variable, ver ecuación 2:

Ecuación 2

En donde y son las velocidades medias del fluido en las secciones rectas y respectivamente, , constante.

Teorema de Bernoulli: en un fluido perfecto (sin rozamientos internos), incomprensible y en régimen estacionario, la suma de las energías de presión cinética y potencial en cualesquier punto de la vena liquida es constante, ver ecuación 3.

Ecuación 3

En donde:

= presión manométrica

= densidad del líquido

= velocidad del fluido

Medida de la presión: Medir la presión que ejercen los fluidos es muy frecuente, tanto en laboratorios, sala de maquinas, controles de seguridad en la industria, etc., y de ahí su importancia.

Existen dos tipos de presiones:

a) Presión absoluta: Se mide con relación al vacío o cero absoluto.

b) Presión relativa: Se mide con relación a la presión atmosférica y se llama manométrica.

Manómetros: Son instrumentos que sirven para medir la presión manométrica y se clasifican en piezómetros, manómetros de líquido y manómetros metálicos.

Tubos piezómetricos: Son tubos transparentes de cristal o plástico, rectos son codos de 900 de diámetro entre 1 cm y 3cm con el objetivo de evitar corrección por menisco. El tubo se conecta al recipiente en que se quiere medir la presión y se utiliza para apreciar presiones manométricas pequeñas y positivas.

MONTAJE EXPERIMENTAL

Los materiales que se utilizaron para realizar el procedimiento, fueron: montaje tubo de venturi del laboratorio, cronometro y se observo los diferentes aparatos de medición que se encontraban en el montaje. Obteniendo así los datos correspondientes, ver Tablas 1, 2, 3,4, 5, y 6

• Con un caudal de 21 L/min se tiene

Tabla 1: diferencia de alturas y caudal teórico de 21 L/min

(mm) Q_teorico(L/min)

h_1 310 21

h_2 90 21

h_3 245 21

tiempos t(seg) volumen (L) Q=(v/t)*60(L/min)

t_1 12,98 5 23,11248074

t_2 16,49 5 18,19284415

t_3 15,16 5 19,78891821

t_4 14,58 5 20,57613169

Q_prom 20,4175937

Error porcentual % 0,027733634

Tabla 2: Caudal observado y error porcentual.

• Ahora con un caudal de 15 L/min tenemos

Tabla 3: diferencia de alturas y caudal teórico de 15 L/min

(mm) Q_teorico(L/min)

h_1 218 15

h_2 110 15

h_3 178 15

tiempos t(seg) volumen (L) Q=(v/t)*60(L/min)

t_1 19,58 5 15,32175689

t_2 20,83 5 14,40230437

t_3 20,9 5 14,35406699

t_4 23,35 5 12,84796574

Q_promedio 14,2315235

Error porcentual % 0,051231767

Tabla 4: Caudal observado y error porcentual.

• Por ultimo a un caudal de 10 L/min se tiene los siguientes resultados:

Tabla 5: diferencia de alturas y caudal teórico de 10 L/min

(mm) Q_teorico(L/min)

h_1 164 15

h_2 117 15

h_3 145 15

tiempos t(seg) volumen (L) Q=(v/t)*60(L/min)

t_1 29,4 5 10,20408163

t_2 29,61 5 10,13171226

t_3 29,91 5 10,03009027

t_4 32,64 5 9,191176471

Q_promedio 9,889265158

Error porcentual % 0,340715656

Tabla 6: Caudal observado y error porcentual.

Como podemos observar el error obtenido en todos los datos, fue muy pequeño, esto debido a que la única toma de datos para calcular el caudal fue el tiempo, a una cantidad fija de 5L de volumen en el rectificador, haciendo esto que el error propagado sea poco.

Ahora con los caudales, y la medida

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