Venturímetro

Reporte de Practicas de Hidráulica I

Practica 5

Venturímetro

J. Alvarez G. Argudo P. Mendieta D. Pinos A. Siguencia

1. Introducción

El gasto en la sección de una tubería se puede ser medido indirectamente con dispositivos de aforo. Los más comunes son venturímetros, toberas y diafragmas, los cuales se adaptan generalmente a tuberías de medianas y grandes dimensiones, en las que es necesario llevar un control de los gastos, como en redes de distribución de agua potable o equipos en sistemas hidráulicos.

El objetivo específico de esta práctica se enfoca en la determinación del gasto (Cd) que fluye a través de una tubería utilizando un venturímetro como dispositivo de aforo; esto nos permite establecer como objetivo general el conocer el funcionamiento de un venturímetro.

El venturímetro es un tipo de boquilla especial seguido de un cono que se ensancha gradualmente, accesorio que evita en gran parte la pérdida de energía cinética debido al rozamiento. Es por principio un medidor de área constante y de caída de presión variable. En la figura 1. se representa esquemáticamente un medidor tipo Venturi.

Figura 1.

El Venturimetro se basa de la ecuación de Bernoulli la cual afirma que la velocidad en la parte estrecha de la canalización tiene que ser mayor que en la ancha, y por estar ambas a la misma altura, la presión en la parte ancha es mayor que en la estrecha. Por tanto, cuando un fluido incrementa su velocidad sin variar de nivel, su presión disminuye.

A partir de la ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 2

z_1+P_1/γ_1 +〖v_1〗^2/2g=z_2+P_2/γ_1 +〖v_2〗^2/2g Ec.1

De donde se sabe que:

P_1/γ_1 ; P_2/γ_1 =lecturas tomadas del manómetro

z_1= z_2=0

〖v_1〗^2/2g ; 〖v_2〗^2/2g=se relacionan a través de la ecuación de la continuidad

Por lo que

P_1/γ_1 -P_2/γ_1 =〖v_2〗^2/2g-〖v_1〗^2/2g

Trabajando con el manómetro

P_1+z.γ_1-R.γ_2-(z-R) γ_1=P_2

P_1-R.γ_2+R.γ_1=P_2

(P_1-P_2)/γ_1 =R(γ_2/γ_1 )

R= (P_1-P_2)/γ_2

Igualando la ecuación 1 y 2, y la ecuación de la continuidad

A_1 v_1=A_2 v_2

Q=A_2 A_1 √((2g(γ_2/γ_1 -1))/(〖A_1〗^2-〖A_2〗^2 )) √R

Eliminando A1, el caudal real quedaría:

Q=Cd.A_2 √((2g(γ_2/γ_1 -1))/(1-〖〖(D〗_2 / D_1 )〗^4 )) √R

Que puede expresarse como

Cd =Q/(A_2 √((2g(γ_2/γ_1 -1))/(1-〖〖(D〗_2/D_1)〗^4 )).√R)

De donde:

Q= Caudal calculado a través del tiempo y volumen obtenido en el ensayo.

Cd = coeficiente de gasto

A2 y A1, secciones 1 y 2 respectivamente.

D2, D1, diámetros.

γ_2=peso específico del mercurio=13,6*γ_1

γ_1=peso específico del agua.

Para el caso en que se use manómetro de aire, tenemos:

Qr=Cd.A_2 √(2g/(1-〖〖(D〗_2/D_1)〗^4 )) √(R´)

En general se puede escribir:

Qr=KR^n

...