Medidores de Flujo - Venturímetro

Arévalo L, Camacho E, Peña A.[pic 1]

Medidores de Flujo - Venturímetro

 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.

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Resumen

En el presente trabajo se plasman los resultados obtenidos por medio de diferentes prácticas que permitieron la aplicación de los conocimientos teóricos en los medidores de flujo, la ecuación de continuidad y la ecuación de Bernoulli, todo esto teniendo en cuenta el objetivo principal del laboratorio el cual era la medición del caudal de agua en un tubo de venturi en un banco de pruebas, buscando así diferentes resultados por medio de la aplicación de las fórmulas, logrando de esta manera afianzar  los conocimientos adquiridos a lo largo del desarrollo del curso de forma práctica.

Palabras Clave

Caudal, Banco hidráulico, Venturímetro, Flujo.

Abstract

This work shows the results obtained through different practices that allowed the application of theoretical knowledge in flow meters, the continuity equation and Bernoulli's equation, all this taking into account the main objective of the laboratory which was the measurement of water flow in a venturi tube in a test bench, thus seeking different results through the application of the formulas, thus achieving to strengthen the knowledge acquired throughout the development of the course in a practical way.

Key words

Flow rate, Hydraulic bench, Venturimeter, Flow.

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1. Introducción

Para el análisis de fluidos es de suma importancia tener en cuenta el principio de Bernoulli y el principio de Continuidad, pues con la aplicación de estos principios se pueden conocer los valores de la velocidad del flujo en diferentes secciones de la tubería, a su vez, la distribución ideal de las presiones a lo largo de la tuberia convergente-divergente, es de interés conocer el concepto del efecto venturi, siendo así, se puede decir que el efecto Venturi mayormente conocido como tubo de venturi consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad después de pasar por una zona de sección menor, el efecto venturi se explica partiendo del principio de Bernoulli y el principio de continuidad de masa, de esta manera, se puede decir que si el caudal de un fluido es constante pero la sección disminuye, necesariamente la velocidad aumenta posterior a atravesar la sección.

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El tubo Venturi es un dispositivo que puede ser utilizado en diferentes aplicaciones tecnológicas e industriales, a su vez en la vida diaria,lo podemos ver en el carburador de un carro y en la captación de energía eólica.

Para el desarrollo de esta práctica, se pondrá a prueba una serie de ensayos experimentales, de los cuales se hallarán datos como velocidades, coeficientes de descarga, caudales tanto teóricos como experimentales, y entre otros, aplicando las ecuaciones de Bernoulli y el principio de Continuidad, dando así una correcta interpretación de estos.

2.  Procedimiento Metodológico

Materiales y Equipos

• Cronómetro
• Pesas de diferentes valores
• Banco hidráulico
• Medidor de venturi

Procedimiento experimental

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3.  Análisis de Resultados

Para proceder a analizar los respectivos datos tomados experimentalmente en el laboratorio se tienen los siguientes datos:

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Tabla 1. Datos de alturas piezométricas en metros tomados experimentalmente.

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Tabla 2. Datos de Masa, Tiempo y Caudal experimental.

Teniendo en cuenta la ecuación de Bernoulli se obtiene la expresión de velocidad en la garganta de la siguiente manera:

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           (1)[pic 13]

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Elevando al cuadrado se tiene

                    (2)[pic 20]

Sustituyendo el valor de la ecuación (2) en (1) se tiene:

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Luego al despejar  se puede obtener el valor de la velocidad en la garganta, quedaría así[pic 23]

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0,887m/s[pic 26]

Para lograr sintetizar de manera correcta los datos requeridos para el correcto desarrollo de este laboratorio, se tiene la siguiente tabla de datos:

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Tabla 3: Datos de masa, tiempo, caudal experimental y teórico, Velocidad, Coeficiente de descarga, número de Reynolds y tipo de régimen.

Posteriormente se realiza el cálculo de la distribución ideal de presiones para el primer caudal, esto como una fracción de la cabeza de velocidad en la garganta, realizado a continuación:

Se tiene en cuenta la siguiente expresión:

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Teniendo en cuenta la altura piezométrica B del caudal 1 de la tabla 1 se tiene:

=-0,0393817[pic 30]

Este mismo procedimiento se realizó para cada una de las alturas piezométricas correspondientes a cada caudal, estos valores se pueden encontrar en la tabla 4.

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Tabla 4. Datos de distribución ideal de presiones para los diferentes caudales experimentales.

Se procede a graficar para cada caudal experimental la respectiva distribución ideal de presiones vs. distancias a las que se encuentran los diferentes piezómetros, obteniendo las siguientes gráficas (1 y 2) con comportamiento lineal:

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Gráfica 1. Distribución ideal de presión vs. distancias para el caudal 1 (Q1)

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Gráfica 2. Distribución ideal de presión vs. distancias para los caudales experimentales restantes.

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