Venturimetro

Reporte de Prácticas de Hidráulica I

Venturímetro

D. Guamán, P. Rivadeneira, I. Samaniego

1. Introducción

1.1 Objetivos

- Determinar la constante k del Venturímetro y el valor de “n”

-Determinar el coeficiente de descarga Cd.

1.2 Marco Teórico

Tubo de Venturi.- es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. En esencia, éste es una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro o instrumento registrador en la garganta se puede medir la caída de presión y calcular el caudal instantáneo. (Enrique Hernandez)

Teorema de Bernoulli.- describe el comportamiento de un flujo laminar moviéndose a lo largo de una corriente de agua, fue expuesto por Daniel Bernoulli el cual expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes, energía cinética, energía potencial y energía de flujo. (Wikipedia, 2012)

Z_2+〖V_2〗^2⁄2g+P_2⁄γ=Z_1+〖V_1〗^2⁄2g+P_1⁄γ 1)

Manómetro.- es un instrumento utilizado para la medición de la presión en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y la presión local. (Wikipedia, 2012)

2. Materiales y Métodos

2.1 Procedimiento Experimental

Primero tomamos las dimensiones de los diámetros de las tuberías del Venturímetro.

Luego abrimos una de las llaves para dejar correr el liquido (agua) dentro del Venturímetro, esperaremos un cierto tiempo hasta que el caudal se estabilice y realizamos las lecturas en el manómetro que se encuentra conectado al Venturímetro y anotamos los valores de L1 y L2, cuya diferencia será R.

Después anotamos el volumen de agua que aumenta con su respectivo tiempo transcurrido, esto para determinar el caudal que tendremos, en nuestro caso el volumen siempre fue de 5 L.

Este procedimiento lo realizamos 4 veces, para obtener luego un promedio.

2.2 Equipo

-Venturímetro

-Manómetro

-Cronómetro

2.3 Formulación

Aplicando el teorema de Bernoulli a las secciones 1 y 2 tenemos:

P1/w1+〖V1〗^2/2g=P2/w1+〖V2〗^2/2g

(P1-P2)/w1=(〖V2〗^2-〖V1〗^2)/2g 1)

Las presiones en Pc y Pd son iguales y son:

Pc=P1+w1*z1

Pd=P2+w1(z1-R)+R*w2

P1+w1*z1=P2+w1(z1-R)+R*w2

(P1-P2)/w1=R(w2/w1-1) 2)

Igualamos 1) y 2),

R(w2/w1-1)=(〖V2〗^2-〖V1〗^2)/2g

Ahora aplicamos la ecuación de la continuidad:

R(w2/w1-1)=Q^2/(〖A2〗^2 2g)-Q^2/(〖A1〗^2 2g)

2gR(w2/w1-1)=Q^2 (1/〖A2〗^2 -1/〖A1〗^2 )

Q=A1*A2√((2gR(w2⁄w1-1))/(〖A1〗^2-〖A2〗^2 ))

Eliminamos A1 y el caudal real queda:

Q=Cd*A2√((2gR(w2⁄w1-1))/(1-〖(D2/D1)〗^4 )) 3)

Donde:

Cd es el coeficiente de gasto

A1 y A2 secciones 1 y 2 respectivamente

D1 y D2 diámetros

w2 es el peso especifico del mercurio (13,6 g/cm3)

w1 es el peso específico del agua (1 g/cm3)

Para el caso en que usemos manómetro de aire tendremos:

Q_T=Cd*A2√(2gR/(1-(D2/D1)^4 )) 4)

En general lo podemos escribir:

Q_T=KR^n 5)

Donde:

K= constante a determinarse, y diferente para cada Venturímetro.

n= Exponente cuyo valor debe oscilar entre 0,5

R= Diferencia de las lecturas L1 y L2 en el manómetro.

(Streeter, 1979)

Todos estos datos se calcularan y tabularan en Excel.

3. Resultados y Discusión

En la práctica de laboratorio se realizaron 4 veces el mismo ensayo, la única diferencia fue que se aumentó el caudal.

Para obtener los resultados trabajamos en una hoja de Excel, en la cual tenemos datos obtenidos en la práctica y datos calculados, dicha tabla se presenta a continuación.

Los diámetros de las tuberías son D1=2,4 cm y D2=1,4 cm

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