Hidraulica V El Venturimetro 6a2e1e

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

Informe de práctica V de Hidráulica I Título de la Práctica: El Venturimetro. Grupo de Teoría: 3M1-C Ing. Noé Hernández Grupo de Práctica: 3M1-C3 Ing. Noé Hernández

Integrantes

N° de carnet

David Alejandro Moreno Molina

2011-39483

Mario Francisco Rayo Boniche

2011-39543

Cesar Alberto Padilla Calero

2010-34713

Practica Realizada: 18 de Mayo de 2013 Fecha de entrega: 22 de Mayo de 2013

Contenido 1.

Introducción. ........................................................................................................ 3

2.

Objetivos. ............................................................................................................ 3

3.

Equipos a utilizar en el ensayo. ........................................................................... 4

4.

Procedimientos. ................................................................................................... 4

5.

Tabla de recopilación de datos. ........................................................................... 5

6.

Cálculos............................................................................................................... 5

7.

Tablas de representación de resultados .............................................................. 9

7.1. Coeficiente de descarga ...................................................................................... 9 7.2. Coeficiente de Velocidad en la Entrada (Posición A) .......................................... 9 7.3. Coeficiente de Velocidad en la Garganta (Posición E) ....................................... 9 7.4. Distribución Ideal y Real de Presiones como fracción de la energía cinética en la garganta. ................................................................................................. 9 8.

Desempeño de compresión ............................................................................... 10

9.

Conclusión. ........................................................................................................ 11

2

1. Introducción. El medidor de Venturi creado por el ingeniero Clemans Herschel y nombrado en honor del italiano Giovanni Battista Venturi, por sus trabajos pioneros a cerca de las secciones cónicas de flujo, cabe mencionar que es flujometro más preciso. El medidor de Venturi es utilizado para medir la taza de flujo de una tubería o mejor dicho la cantidad de agua en volumen que pasa a través de una tubería en unidad de tiempo. El tubo de Venturi está formado por una pieza fundida formada por una porción corriente arriba, del mismo tamaño de la tubería la cual está provista de una toma piezometrica para medir la presión, una región cónica convergente, una garganta cilíndrica con otra toma piezometrica y una sección cónica gradualmente divergente la cual desemboca en una sección cilíndrica del tamaño de la tubería. La función principal del tubo de Venturi es en producir un estrangulamiento en la sección transversal de la garganta las cuales son presiones reales.la cual nos permite obtener la velocidad teórica en dicha garganta que al multiplicarlo por su área permite determinar el caudal teórico.

2. Objetivos.

1. 2. 3. 4.

Conocer el medidor de Venturimetro. Medir caudales con el Venturimetro. Conocer el coeficiente de descarga del Venturimetro. Observar el comportamiento de la distribución de las presiones a través del Venturimetro así como el proceso de conversión de energía.

3

3. Equipos a utilizar en el ensayo.   

F1-10 banco hidráulico F1-15 Medidor Venturi. Cronómetro.

4. Procedimientos. 1. Se pone el aparato de Bernolli sobre el banca hidráulico para que la base este horizontal, esto se hace para que las medidas piezometrica sean exactas. 2. Se hace gura que el tubo de salida de equilibrio se posiciona sobre el tanque volumétrico para facilitar las medidas cronometradas. 3. Se conecta la entrada del equipo al suministro de de agua del F1-10; después se procede a cerrar la válvula del F1-10 y se enciende la bomba. 4. Se va graduando la válvula del F1.10 para poder llevar el Venturimetro (F1-15) con agua. 5. Se cierran las válvulas de F1-10 y la de control para poder sacar el aire del manómetro. 6. Se retira la tapa de la válvula del aire adyacente, se conecta una tubería al tanque volumétrico. 7. Se regula la válvula del F1-10 para que el caudal fluya atreves del los tubos del manómetro para purgar el aire de ellos. 8. Se aprieta el tornillo de purga y regulamos la válvula del banco y de control del caudal del aparato de prueba. 9. Después se abre el tornillo de purga para que el aire entre en la parte superior de los manómetros. 10. Se anotan las alturas de los tubos piezométricos. 11. Se cierran gradualmente para variar el caudal y se repite el pasa 10, hasta tener las lecturas correspondiente para poder llenar las tablas de valores y poder encontrar lo pedido en cada ejercicio.

4

5. Tabla de recopilación de datos. Lectura piezometrica (mm) A(

Lectura No.

B(

)

C(

)

D(

E(

)

F(

1

270

210

150

50

15

120

2

250

200

70

70

40

125

Lectura No.

Volumen (ltrs) 5

1

Tiempo colectado (seg) 30.6

2

5

33.7

3 4 5

3 3 3

22.9 24.5 30

Lecturas piezometrica(mm)

270

15

282

250 229 198 193

40 53 64 83

255 235 202 197

6. Cálculos. Posición A B C D E F

Área = Área h1 h2 h3 h4 h5 h6

Manómetro h1 h2 h3 h4 h5 h6

Diámetro (mm) 25 13.9 11.8 10.7 10 25

Diámetro (m) 0.025 0.0139 0.0118 0.0107 0.01 0.025

D2 m2 4.908E-4 1.517E-4 1.093E-4 8.992E-4 7.853E-5 4.908E-4

5

Velocidad en la sección 2 (Garganta cilíndrica). V2 =

√

; A1 = A1 = 4.908E-4 m2

Lectura 1 V2 =

√

Lectura 2

V2 =

Lectura 3

V2 =

Lectura 4

V2 =

Lectura 5

V2 =

√

√

√

√

A2 = A5 = 7.853E-5 m2

= 2.44 m/s

= 2.214 m/s

= 2.027 m/s

= 1.769 m/s

= 1.602 m/s

Caudal Teórico. Q= V * A ; A2 = A5 = 7.853E-5 m2 Lectura 1 Q = (2.44 m/s) (7.853E-5 m2) = 1.916E-4 m3/s equivalente a 0.1916 l/s Lectura 2

Q = (2.214 m/s) (7.853E-5 m2) = 1.738E-4 m3/s. equivalente a 0.1738 l/s

Lectura 3

Q = (2.027 m/s) (7.853E-5 m2) = 1.591E-4 m3/s. equivalente a 0.1591 l/s

Lectura 4

Q = (1.769 m/s) (7.853E-5 m2) = 1.389E-4 m3/s. equivalente a 0.1389 l/s

Lectura 5

Q = (1.602 m/s) (7.853E-5 m2) = 1.258E-4 m3/s. equivalente a 0.1258 l/s

Caudal Real. Q = V (l) / t (seg) Lectura 1 Q = 5 lts/30.6seg = 0.163 l/s equivalente a 1.63E-4 m3/s. Lectura 2 Q = 5lts/33.7seg = 0.148 l/s equivalente a 1.48E-4 m3/s. Lectura 3 Q = 3lts/22.9seg = 0.131 l/s equivalente a 1.31E-4 m3/s. Lectura 4 Q = 3lts/24.5seg = 0.122 l/s equivalente a 1.22E-4 m3/s. Lectura 5 Q = 3lts/30seg = 0.1 l/s equivalente a 1E-4 m3/s.

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Coeficiente de Descarga. Cd = Qr / Qt Cd1 = (1.63E-4 / 1.916E-4 ) m3/s / m3/s = 0.850 Cd2 = (1.48E-4 / 1.738E-4) m3/s / m3/s = 0.851 Cd3 = (1.31E-4 / 1.591E-4) m3/s / m3/s = 0.823 Cd4 = (1.22E-4 / 1.389E-4) m3/s / m3/s = 0.878 Cd5 = (1E-4 / 1.258E-4) m3/s / m3/s = 0.8 Coeficiente de Velocidad en la Entrada. (Posición A). Cv = Vc / Vexp. ; Vc = Qr / A1 Vexp. = √ A1 = A1 = 4.908E-4 m2 Vr1 = 1.63E-4 m3/s / 4.908E-4 m2 = 0.33 m/s Vr2 = 1.48E-4 m3/s / 4.908E-4 m2 = 0.30 m/s Vr3 = 1.31E-4 m3/s / 4.908E-4 m2 = 0.26 m/s Vr4 = 1.22E-4 m3/s / 4.908E-4 m2 = 0.24 m/s Vr5 = 1E-4 m3/s / 4.908E-4 m2 = 0.20 m/s Vexp1 = √

= 0.48 m/s

Vexp2 = √

= 0.31 m/s

Vexp3 = √

= 0.34 m/s

Vexp4 = √

= 0.28 m/s

Vexp5 = √

= 0.28 m/s

Cv1 = 0.33 m/s / 0.48 m/s = 0.68 Cv1 = 0.30 m/s / 0.31 m/s = 0.96 Cv1 = 0.26 m/s / 0.34 m/s = 0.83 Cv1 = 0.24 m/s / 0.28 m/s = 0.85 Cv1 = 0.20 m/s / 0.28 m/s = 0.71

7

Coeficiente de Velocidad en la Garganta (Posición E) Cv = Vc / Vexp. ; Vc = Qr / A1 Vexp. = √ A2 = A5 = 7.853E-5 m2 Vr1 = 1.63E-4 m3/s / 7.853E-5 m2 = 2.07 m/s Vr2 = 1.48E-4 m3/s / 7.853E-5 m2= 1.88 m/s Vr3 = 1.31E-4 m3/s / 7.853E-5 m2 = 1.66 m/s Vr4 = 1.22E-4 m3/s / 7.853E-5 m2 = 1.55 m/s Vr5 = 1E-4 m3/s / 7.853E-5 m2 = 1.27 m/s Vexp1 = √

= 2.28 m/s

Vexp2 = √

= 2.05 m/s

Vexp3 = √

= 2.19 m/s

Vexp4 = √

= 1.62 m/s

Vexp5 = √

= 1.46 m/s

Cv1 = 0.90 Cv2 = 0.91 Cv3 = 0.75 Cv4 = 0.95 Cv5 = 0.86 Distribución Ideal y Real de Presiones como fracción de la Energía cinética en la Garganta. =(

)2 – ( )2 ; A2 = A5 = 7.853E-5 m2 ,, V2 en h5

Ideal = Real

1 2

Lectura Ideal Real Ideal Real

A 0 0 0 0

B 0.19 0.13 0.20 0.13

C 0.39 0.23 0.40 0.23

D 0.72 0.36 0.77 0.36

E 0.84 0.6 0.84 0.6

F 0.49 0.37 0.50 0.37

8

7. Tablas de representación de resultados 7.1. lectura

Coeficiente de descarga Lecturas piezométricas (m) 0.27 0.015 0.255 0.25 0.04 0.21 0.229 0.053 0.176 0.198 0.064 0.134 0.193 0.083 0.11

1 2 3 4 5

7.2.

Velocidades (m/s) Exp Real 0.48 0.33 0.31 0.30 0.34 0.26 0.28 0.24 0.28 0.20

1 2 3 4 5

7.4.

1 2

Lectura Ideal Real Ideal Real

Caudales ( ⁄ teórico Real 0.1916 0.163 0.1258 0.148 0.1591 0.1 0.1389 0.122 0.1738 0.131

Cd 0.850 0.851 0.823 0.878 0.8

Cv 0.68 0.96 0.83 0.85 0.71

Coeficiente de Velocidad en la Garganta (Posición E)

Lectura 1 2 3 4 5

⁄ Real 1.63E-4 1.48E-4 1.31E-4 1.22E-4 1E-4

Coeficiente de Velocidad en la Entrada (Posición A)

Lectura

7.3.

Caudales ( Teórico 1.916E-4 1.738E-4 1.258E-4 1.389E-4 1.591E-4

Velocidades (m/s) Exp 2.28 2.05 2.19 1.62 1.46

Cv Real 2.07 1.88 1.66 1.55 1.27

0.90 0.91 0.75 0.95 0.86

Distribución Ideal y Real de Presiones como fracción de la energía cinética en la garganta. A 0 0 0 0

B 0.19 0.13 0.20 0.13

C 0.39 0.23 0.40 0.23

D 0.72 0.36 0.77 0.36

E 0.84 0.6 0.84 0.6

F 0.49 0.37 0.50 0.37

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8. Desempeño de compresión ¿Cuáles son las fuentes de error en el ensayo? * Lectura de la altura de los tubos piezométricos * La lectura del tiempo * Nivelación del Venturimetro * Que no se haya sacado todo el aire de los tubos piezométricos ¿Qué efecto se tendría si el Venturimetro no estuviera horizontal? Si el Venturimetro se encuentra situado en posición totalmente horizontal, las alturas De posición de los puntos 1 y 2 son iguales, pero si el tubo Venturimetro está inclinado, las alturas de posición son diferentes. ¿Por qué el coeficiente de descarga no es constante, explique a que se debe que la pérdida total en el Venturi sea pequeña? El coeficiente de descarga no es constante por la diferencia de altura que hay en los tubos piezométricos, y la pérdida se debe a que el coeficiente de descarga es el margen de error que existe entre el caudal real y el caudal teórico. ¿Cuál es el ángulo incluido nominal de la sección convergente y divergente de un tubo Venturi? ¿De explicación de la diferencia? Convergente: La entrada convergente tiene un ángulo incluido de alrededor de 21º. Divergente: La expansión cónica o sección divergente de este dispositivo oscila entre 7O y 15O. Para que la pérdida sea mínima el diámetro debe variar gradualmente y no de forma brusca, por lo que es importante el valor de los ángulos. El valor para el cual la pérdida de carga es mínima son 13º y 7º. Utilizando estos ángulos la longitud del tubo de Venturi puede ser grande por lo que en ocasiones se pueden aumentar los ángulos con el fin de abaratar su fabricación. ¿Qué otros medidores de caudal en conductos cerrados conoce?  Toberas  Tubos Pitot  Tubos Annubar  Medidores de área variable  Medidores de placa  Medidores de pistón oscilante  Medidor de turbina  Rotámetro  Medidor de flujo laminar  Medidor de paletas deslizantes  Medidores de caudal electromagnética

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¿A qué se debe que la pérdida total en el Venturimetro sea pequeña? y ¿Por qué el coeficiente de descarga no es constante? La causa principal de que la pérdida en el Venturimetro sea pequeña se debe empleo de una contracción lisa y gradual en la garganta y una extensión lisa y gradual después de esta. El coeficiente de descarga esta en dependencia del dispositivo empleado, del material del que está hecho y del número de Reynolds.

¿Cómo puede emplearse el tubo de Venturi para bombear un fluido? Si el caudal que circula por el tubo de Venturi es suficientemente alto, el aumento de la velocidad del fluido en la garganta será tal que provocará una caída de la presión por debajo de la presión atmosférica. En estas condiciones la presión producida en la garganta del tubo de Venturi es suficiente como para aspirar fluidos del exterior que se encuentren a presión atmosférica e incorporarlos a la conducción. La cantidad de fluido aspirado depende del caudal que circula por el tubo de Venturi y puede predecirse. ¿Qué pasaría si la altura del agua en el banco hidráulico sobrepasa la altura estipulada por los requerimientos del equipo? Si esta altura del banco hidráulico sobrepasa lo estipulado probablemente la bomba no podría aspirar el agua hasta dicha altura.

9. Conclusión. Unos de los medidores más exactos es el Venturimetro. El Tubo de Venturi es un dispositivo que por medio de cambios de presiones puede crear condiciones adecuadas para la realización de actividades que nos mejoren el trabajo diario, como lo son sus aplicaciones tecnológicas.

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