Venturimetro

Universidad Mayor

Facultad de Ingeniería

Mecánica de Fluidos

Venturimetro con placa orificio de laboratorio

Alumno: Alfonso Sanhueza Chacon

Rut: 17.167.383-6

Profesor: Roberto Santander

Fecha: 20-09-2011 

Índice

Introducción 2

Objetivos generales 3

Objetivos específicos 4

Marco teórico del experimento 4

Protocolo de medición 6

Desarrollo experimental 7

Mediciones y calculos experimentales 8

Primera medición 8

Segunda medición 12

Resultados experimentales 15

Calculo Velocidades del Flujo 16

Calculo Número Reynolds 17

Conclusión 20

Bibliografía 21

Introducción

Si bien no son instrumentos muy conocido por las personas, en el ambiente científico es de gran importancia; hablamos del venturimetro y la placa de orificio. Estos instrumentos que son altamente usados para la medida industrial de caudales a través de presión diferencial, se pueden medir también la velocidad de un fluido incompresible como el coeficiente de descarga de una placa orificio entre otras medidas. En estos instrumentos se ocupan leyes como la conservación de la masa en un fluido estacionario o como la ley de Bernouilli para dos puntos situados en la misma línea de corriente. En el presente trabajo demostraremos los fenómenos asociados a este proceso a través de diferentes mediciones de alturas de diferentes secciones del venturimetro en conjunto con la medición del rotámetro y trataremos de demostrar en forma practica si se cumplen los principios antes indicados.

Objetivos generales

Determinar los flujos vumetricos.

Determinar los caudales asociados al fenómeno.

Determinar los coeficientes de descargar.

Objetivos específicos

Calcular áreas en cada sección del tubo venturi y placa orificio, según diámetros preestablecidos.

Mediciones de presiones manométricas en relación a diferentes alturas tomadas en el experimento

Calculo de velocidades del fluido.

Determinar números de Reynolds

Marco teórico del experimento

El principio de funcionamiento de un tubo venturi se basa en la ley de Bernoulli entre secciones de una tubería de diferentes diámetros, es decir, en una parte de este tubo se produce un estrechamiento o llamada garganta de venturi. También se utilizara en conjunto con la ecuación de conservación de masa, siempre y cuando el líquido o flujo sea incomprensible y se encuentre en estado estacionario.

En el caso del venturimetro o tubo de venturi combinando las ecuaciones nos dan las siguientes expresiones:

Además

En relación a la placa de orificio, ésta ocupa el mismo principio anterior de Bernoulli, la placa orificio al igual que el tubo de venturi poseen la misma función de medir el flujo volumétrico que circula por un tubo, pero es el método más sencillo de que un diseño bastante básico como se muestra a continuación:

Se utiliza un ecuación similar a la anterior pero cambiaremos el A1 por A y el A2 por ccA0 quedando la expresión:

También calcularemos el coeficiente de descarga mediante

Para la placa orificio y para el tubo venturi

Se utilizara la ecuación de la hidrostática

Esta formula la utilizaremos ya que no conocemos las presiones ni ya que poseemos diferentes alturas y el peso especifico ( ) del agua que es 1000 kg/m3 con estos datos calcularemos las diferenciales de presión.

Otro concepto que se debe tener en cuenta en el caso de la placa orifico es el número de Reynolds que corresponde a un parámetro adimensional formado por la relación entre inercia y viscosidad, la magnitud de este parámetro indica que si el flujo es laminar o turbulento, se expresa como:

Re= ρVA/μ

Protocolo de medición

En éste trabajo se utilizaran unidades de medidas basadas en el sistema internacional de unidades (S.I), las magnitudes asociadas en las formulas son:

es el caudal de un fluido (m3/s).

h es la altura medida (m).

es el peso específico del agua (9,81 (kN/m3)).

C es el coeficiente de descarga.

V velocidad (m/s).

ρ Densidad del agua (1000 (kg/m3)).

μ viscosidad del agua (1.30 x 10-6 m2/s) a 10°C.

A área del tubo (área circulo = π/4 * D2) en m2.

g aceleración de gravedad ( 9,8 m/s2).

Desarrollo experimental

Para el experimento se necesito en venturimetro de laboratorio que se muestra a continuación:

Con el fin de aclarar el experimento, se enumero cada capilar que salía del venturimetro y que entregaba un altura determinada, del punto (1) al (4) se encontraba el tubo venturi con el característico estrechamiento de éste, ubicado en el punto (2), entre el punto (5) y (6) estaba la placa orificio como se muestra a continuación:

En la imagen se muestran diferentes diámetros que corresponden a diferentes secciones del tubo. Para poder ir variando el nivel de las alturas en los diferentes capilares que salían del tubo se posee de un rotámetro o flujometro que dependiendo de la altura que alcance su flotador, variaba el flujo másico que pasaba por el venturimetro.

Mediciones y calculos experimentales

Se realizaron dos mediciones de alturas en el rotámetro, por tanto los datos en capilares cambiaban.

Primera medición

Rotámetro (h)(m) 0.057

Flujo Másico (kg/s) 0.5

Capilar h (m)

1 0.236

2 0.208

3 0.230

4 0.232

5 0.234

6 0.203

7 0.209

8 0.202

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