Venturimetro

Venturimetro

Consiste en un estrechamiento y posterior ensanchamiento de una conducción. Tanto a la entrada, como a la salida del tubo, el cambio de sección se produce de manera gradual. Los ángulos de entrada y de salida suelen estar entorno a 25º y 7º, respectivamente. El punto de menor sección se conoce como garganta. La pérdida de presión que experimenta el fluido se mide mediante un manómetro diferencial conectado en un punto antes del venturímetro y en la garganta de éste.

La reducción de la sección de paso supone un aumento de la velocidad y, por tanto, de la energía cinética del fluido. El aumento de energía cinética se produce a costa de una reducción de la presión.

En el caso de un fluido incompresible, las pérdidas por rozamiento entre dos puntos cualesquiera de la conducción entre los que no haya intercalada una bomba, pueden determinarse experimentalmente utilizando el balance de conservación de energía mecánica:

(J/kg) [1]

Donde los puntos 0 y 1 son el primer y segundo punto de la conducción en el sentido de circulación del fluido

Datos Tecnicos

Exactitud 0.75%Vm

Requerimientos:

No se ve afectado por partículas sólidas o burbujas.

La relación Qmax/Qmin es 60% mayor que en la P.O.

Calibración:

El parámetro b se establece entre 0.2-0.7 5 siendo el valor más común 0.5

Debido a su forma aerodinámica la pérdida permanente de presión es de alrededor del 15% de la DP causada por el instrumento.

Desventajas:

Es mucho más costosa que la P.O.

Ventajas:

La pérdida permanente de presión es mucho menor que la que ocasionan el orificio y la tobera.

Problema

En el venturímetro que se muestra en la figura adjunta la lectura del manómetro diferencial de mercurio es 250 mm. De acuerdo con los datos de la figura, calcule:

a) la diferencia de presiones entre los puntos 1 y 2 en bares, (bar).

b) las velocidad del agua en las secciones 1 y 2 en metros por segundo, (m/s).

c) el caudal que circula por el venturímetro en litros por segundo, (l/s).

d) si la presión en el punto 1 es de 55.75 kPa y sobre el punto 2 se hace un pequeño orificio y se coloca un tubo vertical (piezómetro), ¿qué altura en centímetros (cm) alcanza el agua en este tubo?

Suponga condiciones ideales, esto es, que el flujo es estacionario, que el fluido es incompresible y que son despreciables todas las pérdidas de energía. Considere que la aceleración de la gravedad vale 9.81 m/s2, que el peso específico del agua vale 9.81 kN/m3 y que el peso específico del mercurio vale 132.8 kN/m3.

Recuerde que kPa=0.01 bar.

Solución

a) Puesto que los puntos A y B están al mismo nivel en el mismo fluido en reposo, su presión es la misma

b) de acuerdo con la ecuación de continuidad

Aplicando la ecuación de Bernoulli entre las secciones 1 y 2:

c) el caudal que circula por el venturímetro será:

d) si p1=55.75 kPa, puesto que p1-p2=30.75 kPa, resulta que p2=25 kPa. La altura que alcanza el líquido en el tubo piezométrico está relacionada con la presión por la expresión.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Se estudiarán dos elementos medidores de caudal: diafragma y venturímetro. El procedimiento para la toma de datos experimentales es el siguiente:

1. Cerrar la válvula de bola de la bomba y abrir una vuelta la válvula de regulación.

2. Poner en marcha la bomba.

3. Conectar el manómetro diferencial de mercurio a las tomas de presión de la parte inferior de la válvula de regulación.

4. Abrir lentamente la válvula de bola de la bomba hasta que la diferencia de presión en la válvula de regulación alcance el máximo que permita el manómetro (correspondiente a una lectura en el rotámetro de 1000l/h).

5. Anotar la lectura del manómetro.

6. Conectar el manómetro diferencial de mercurio a las tomas de presión del venturímetro y anotar la lectura.

7. Conectar el manómetro diferencial de mercurio a las tomas de presión del diafragma y anotar la lectura.

8. Repetir las medidas a distintos caudales (lectura del rotámetro de 2000 y 3000 l/h) actuando sobre la válvula de regulación.

5. RESULTADOS

Las lecturas observadas en cada medidor se pueden ordenar en la siguiente tabla:

Caudal rotámetro (l/h) N

(vueltas) hm válvula (mHg) Venturímetro

hm (m.Hg) Diafragma

hm (m.Hg)

6. CÁLCULOS

En primer lugar es necesario conocer el caudal real que circula en cada momento por la instalación. Mediante la gráfica de calibrado de la válvula de regulación, puede obtenerse el valor de caudal entrando por la escala de pérdida de carga en la válvula (kPa) hasta la línea correspondiente al número de vueltas seleccionado en el actuador.

Para expresar las medidas del manómetro de mercurio como diferencia de presión en pascales se emplea la ecuación:

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