Diseño y construcción de un sistema de bombeo aplicando los principios de un tubo Venturi

Escuela Politécnica del Ejército

Departamento de Mecánica y Energía

Competencias Ingeniería Mecatrónica

Cuarto Nivel

“Diseño y construcción de un sistema de bombeo aplicando los principios de un tubo Venturi”

LATACUNGA

ABRIL 2010

Capítulo I

EL PROBLEMA

DEFINICIÓN

El presente proyecto de construcción del tubo Venturi, se demostrara las principales aplicaciones que se puede ejercer con el principio de Venturi, ya que este principio aplica la ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad de los fluidos.

Ya que son un numero de infinitas aplicaciones que este sistema nos ofrece como son en el campo industrial petrolero, en el campo de la medicina, y el campo de la agricultura.

El principal problema dentro de nuestro país, es la falta de conocimientos básicos que este sistema nos ofrece, y de esta manera queremos desarrollar el diseño y construcción de un tubo Venturi, para que de la forma más sencilla y clara puedan las diversas generaciones siguientes, puedan entender el magnífico uso que se le puede dar a este proyecto.

Esperamos que el proyecto no se nos complique ya que realizando a gran escala las lecturas y resultados serán mucho más precisas, pero nuestro diseño siempre será a corta escala ya que no contamos con la suficiente cantidad económica para solventar el proyecto.

Después de haber realizado todo observaremos que los resultados concuerdan con la lectura.

JUSTIFICACIÓN

El presente proyecto no se basa en la calidad de mejorar este sistema, ya que solo nos enfocaremos en la resolución de simples formulas hidrodinámicas y hidrostáticas.

Con el objetivo de que el conocimiento que se detalla a continuación sea de ayuda, para que futuras generaciones observen de cerca el funcionamiento y los principios del tubo Venturi, para que de esta forma se ahorren de salir hacer postgrados en un sistema que es muy fácil de analizar y muy sencillo de construir.

La base económica para realizar este proyecto fue muy pequeña ya que es un proyecto muy fácil rápido y sencillo de realizar, por lo tanto el costo del proyecto es muy pequeño, la facilidad de montar el proyecto en cualquier área de trabaja es muy fácil, y a la vez se tornaría didáctica, ya que esto se trataría de armar un sistema de bombeo, aplicando diferentes ecuaciones, las que en futuro servirá al estudiante dentro de su campo laboral de trabajo.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar un sistema de bombeo aplicando los principios de un tubo Venturi.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Investigar sistemas de bombeo de fluidos.

Analizar el principio de funcionamiento del tubo Venturi.

Diseñar un sistema de bombeo aplicando los conocimientos para adaptarlos en un tubo Venturi.

Obtener resultados concretos y prácticos a través del tubo Venturi.

Ensamblar los componentes de acuerdo al plano de bombeo adecuado para realizar el proyecto.

HIPÓTESIS

¿Es posible diseñar y crear un sistema de bombeo aplicando conocimientos adquiridos para adecuar un tubo Venturi?

Variable Independiente

Sistema de bombeo.

Variable Dependiente

Adecuar tubo Venturi.

Capítulo II

MARCO TEÓRICO

Tubo Venturi

Efecto Venturi

El efecto 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. Si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido contenido en este segundo conducto. Este efecto, demostrado en 1797, recibe su nombre del físico italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822).

El efecto Venturi se explica por el Principio de Bernoulli y el principio de continuidad de masa. Si el caudal de un fluido es constante pero la sección disminuye, necesariamente la velocidad aumenta tras atravesar esta sección. Por el teorema de la energía si la energía cinética aumenta, la energía determinada por el valor de la presión disminuye forzosamente.

Un tubo de Venturi es un dispositivo inicialmente diseñado para medir la velocidad de un fluido aprovechando el efecto Venturi. Sin embargo, algunos se utilizan para acelerar la velocidad de un fluido obligándole a atravesar un tubo estrecho en forma de cono. Estos modelos se utilizan en numerosos dispositivos en los que la velocidad de un fluido es importante y constituyen la base de aparatos como el carburador.

La aplicación clásica de medida de velocidad de un fluido consiste en un tubo formado por dos secciones cónicas unidas por un tubo estrecho en el que el fluido se desplaza consecuentemente a mayor velocidad. La presión en el tubo Venturi puede medirse por un tubo vertical en forma de U conectando la región ancha y la canalización estrecha. La diferencia de alturas del líquido en el tubo en U permite medir la presión en ambos puntos consecuentemente la velocidad.

Cuando se utiliza un tubo de Venturi hay que tener en cuenta un fenómeno que se denomina cavitación. Este fenómeno ocurre si la presión en alguna sección del tubo es menor que la presión de vapor del fluido. Para este tipo particular de tubo, el riesgo de cavitación se encuentra en la garganta del mismo, ya que aquí, al ser mínima el área y máxima la velocidad, la presión es la menor que se puede encontrar en el tubo. Cuando ocurre la cavitación, se generan burbujas localmente, que se trasladan a lo largo del tubo. Si estas burbujas llegan a zonas de presión más elevada, pueden colapsar produciendo así picos de presión local con el riesgo potencial de dañar la pared del tubo.

Aplicaciones del efecto Venturi

Hidráulica: La depresión generada en un estrechamiento al aumentar la velocidad del fluido, se utiliza frecuentemente para la fabricación de máquinas que proporcionan aditivos en una conducción hidráulica. Es muy frecuente la utilización de este efecto "Venturi" en los mezcladores del tipo Z para añadir espumógeno en una conducción de agua para la extinción.

Aeronáutica: Aunque el efecto Venturi se utiliza frecuentemente para explicar la sustentación producida en alas de aviones el efecto Venturi por sí solo no es suficiente para explicar la sustentación aérea .En la sustentación intervienen además el principio de Bernoulli en virtud del cual el aire adquiere mayor velocidad al pasar por la región más convexa del ala de un avión. La tercera ley de Newton está también involucrada en este principio. Además, se utiliza este tubo para proveer succión a los instrumentos que trabajan con vacío, (Coordinador de giro, Horizonte artificial, etc.) en los aviones que no están provistos de bombas mecánicas de vacío.

Airsoft: Las réplicas usadas en éste juego suelen incluir un sistema llamado HopUp que provoca que el balín sea proyectado realizando un efecto circular, lo que aumenta el alcance efectivo de la réplica.

Motor: el carburador aspira el carburante por efecto Venturi, mezclándolo con el aire (fluido del conducto principal), al pasar por un estrangulamiento.

Hogar: En los equipos ozonificadores de agua, se utiliza un pequeño tubo Venturi para efectuar una succión del ozono que se produce en un depósito de vidrio, y así mezclarlo con el flujo de agua que va saliendo del equipo con la idea de destruir las posibles bacterias patógenas y de desactivar los virus y otros microorganismos que no son sensibles a la desinfección con cloro.

Tubos de Venturi: Medida de velocidad de fluidos en conducciones y aceleración de fluidos.

Acuarofilia: En las tomas de bombas de agua o filtros, el efecto Venturi se utiliza para la inyección de aire y/o CO2.

Neumática: Para aplicaciones de ventosas y eyectores.

Cardiología: El efecto Venturi se utiliza para explicar la regurgitación mitral que se puede dar en la miocardiopatía hipertrófica, y que es causa de muerte súbita en deportistas. La explicación es que el movimiento sistólico anterior (MSA) que realiza la valva anterior de la válvula mitral, se produce porque la hipertrofia septal y el estrechamiento del tracto de salida provocan una corriente de alta velocidad sobre la v. mitral, que debido al efecto Venturi, succiona el extremo de la valva anterior contra el septo, que impide la salida de sangre, por lo que regurgita hacia la aurícula izquierda.

Odontología: el sistema de aspiración de saliva en los equipos dentales antiguos utilizaban tubos finos Venturi. Ahora la aspiración está motorizada.

Estructura y materiales del tubo Venturi

Los materiales utilizados en la construcción del tubo Venturi son:

Tuberia PVC de alta presion de 2 y 1 ½

2 Reduccion gradual de PVC

2 manometros

Bomba de caudal Paolo de 1HP

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