ESTUDIO Y PATRONAMIENTO DE MEDIDORES DE CAUDAL EN CONDUCTOS A PRESIÓN

ESTUDIO Y PATRONAMIENTO DE MEDIDORES DE CAUDAL EN CONDUCTOS A PRESIÓN

Por: Erazo, A. Diana1; Muñoz, C. Camila2;  Segura, C. Laura.3

diana.erazo.a@uniautonoma.edu.co1

cuenca.muñoz.c@uniautonoma.edu.co2

laura.segura.c@uniautonoma.edu.co3

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1-2-3-Estudiantes de Ingeniería Ambiental y Sanitaria, Facultad de ciencias ambientales y desarrollo sostenible. Corporación Universitaria Autónoma del Cauca. Popayán-Cauca, Colombia, 2017.

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RESUMEN

Por medio del presente informe se mide el caudal que transcurre por diferentes conductos a presión (el dispositivo Venturi y el diafragma). El Venturi consiste en un  tubo  corto  con  un estrechamiento de su sección transversal, el cual produce un aumento de la velocidad del fluido mientras que el diafragma consiste en una placa con un orificio que se interpone en la tubería; como resultado de la obstrucción que presenta el diafragma existe una mayor cantidad de pérdidas de carga ya que su geométrica es mucho más brusca que la del Venturi.

Mediante  los datos obtenidos en la práctica de laboratorio, se realizan diferentes cálculos matemáticos y geométricos que llevan a  determinar las ecuaciones y curvas de patronamiento tanto del dispositivo Venturi como el diafragma. Las ecuaciones obtenidas muestran que el valor de R2 = 1; lo cual indica una relación lineal exacta positiva es decir que las predicciones aplicadas a esta ecuación son confiables y por ende la praxis realizada. Además de las ecuaciones de patronamiento también se calcularon los coeficientes de descarga, velocidad y contracción, demostrando que estas son mayores en el Venturi debido a la geometría del medidor.

Al calcular el número de Reynolds (Re) se determina que en ambos dispositivos se presenta un flujo turbulento; es decir que el movimiento del fluido se da en forma caótica debido a que el resultado obtenido es (> 4000).

Por otra parte se llevó a cabo un proceso experimental del comportamiento del flujo; en  el cual se obtienen datos diferentes, lo que permite tener una mejor apreciación de los cambios que ocurren respecto a las pérdidas de carga, las alturas piezométricas y la eficacia que presenta cada dispositivo.

PALABRAS CLAVES

Caudal, patronamiento, dispositivo Venturi, diafragma, medidor, número de Reynolds, geometría, alturas piezometricas.

1. INTRODUCCIÓN

Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se le aplica un esfuerzo tangencial por pequeño que sea; los fluidos pueden ser líquidos o gases. Los líquidos se diferencian de los gases por la fluidez y menor movilidad de sus partículas, además de esto ocupan un volumen determinado, separándose del aire mediante una superficie plana. [1]

La hidráulica, estudia el equilibrio y movimiento de los fluidos con aplicación a los problemas de la naturaleza práctica (conducciones, abastecimientos, riegos, saneamientos, etc.). Por tal motivo los líquidos se estudian como si fueran fluidos perfectos (homogéneos, no viscosos e incompresibles) y se les aplica las leyes de la mecánica, corrigiendo las formulas con coeficientes determinados empíricamente para que se ajusten a la realidad.

La medida de caudal en conducciones cerradas, consiste en la determinación de la cantidad de masa o volumen que circula por la conducción por unidad de tiempo.

Los instrumentos que llevan a cabo la medida de caudal se denominan, habitualmente, caudalímetros o medidores de caudal, constituyendo una modalidad particular los contadores, los cuales integran dispositivos adecuados para medir y justificar el volumen que ha circulado por la conducción.

Los medidores de caudal volumétrico pueden determinar el caudal del volumen del fluido de dos formas:

Directamente, mediante dispositivos de desplazamiento positivo, o indirectamente, mediante dispositivos de: presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, entre otras.

La medición de caudal en la industria y en la hidráulica se realiza, generalmente, con instrumentos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido; es decir medidores de presión diferencial.

Esta clase de medidores presenta una reducción de la sección del paso del fluido, dando lugar a que el fluido aumente su velocidad, lo que origina un aumento de su energía cinética y, por consiguiente, su presión tiende a disminuir en una proporción equivalente, de acuerdo con el principio de la conservación de la energía, creando una diferencia de presión estática entre las secciones aguas arriba y aguas abajo del medidor. Los principales medidores de presión diferencial son el tubo Venturi, diafragma, toberas, tubos Pitot, medidores de placa etc. [2]

Por consiguiente se realiza la práctica de laboratorio estudio y patronamiento de medidores de caudal en conductos a presión (tubo Venturi y diafragma); con el objetivo de determinar el caudal y las ecuaciones de patronamiento para cada caso estudiando las pérdidas de carga en ambos dispositivos y comparando así su rendimiento.

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1. OBJETIVOS

• Objetivo general:

Desarrollar un estudio teórico-práctico del tubo de Venturi y el diafragma como estructuras hidráulicas concebidas para la medición de caudales en conductos a presión.

• Objetivos específicos:

• Analizar las gráficas de patronamiento tanto para el tubo de Venturi como el diafragma (estructuras hidráulicas en conductos a presión) y determinar las respectivas ecuaciones de patronamiento.

• Establecer las pérdidas de carga que genera cada uno de los dispositivos utilizados para la mediación de caudal en conductos a presión.

• Determinar el número de Reynolds, las alturas piezométricas, velocidad real y teórica y los coeficientes de velocidad, descarga, contracción y pérdidas, (tubo Venturi y diafragma).

1. MARCO TEÓRICO

1. EFECTO VENTURI:

El efecto Venturi consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión cuando aumenta la velocidad al pasar por una zona de sección menor. En ciertas condiciones, cuando el aumento de velocidad es muy grande, se llegan a producir presiones negativas y entonces, si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido de este conducto, que se mezclará con el que circula por el primer conducto. Este efecto, demostrado en 1797, recibe su nombre del físico italiano Giovanni Battista Venturi

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