Medidor Venturi

UNIVERSIDAD DEL VALLE VALLE FACULTAD DE INGENIERÍA

LABORATORIO DE FLUIDOS E HIDRÁULICA

MEDICIÓN DE CAUDAL UTILIZANDO UN MEDIDOR VENTURI Vélez C, Alejandro -1010260, Córdoba B, Christian -1036816, Quiónez C, !uis -121028" Resumen !a #resente #r$%ti%a de &edi%ión e&#leando un tubo de Venturi ini%ia %on una bre'e des%ri#%ión del e(ui#o (ue lle'a su no&bre, en (ué %onsiste, su )un%iona&iento * a#li%a%iones+ e #ro%ede lueo a la #uesta en &ar%ha del e(ui#o, %er%iorando las %ondi%iones ini%iales #ara su arran(ue .reóstato/ * a &edida (ue trans%urre el tie&#o se reistran las le%turas &ano&étri%as %on res#e%to a %ada 'alor ./ de e)i%ien%ia de  ), %u*o la bo&ba+ bo&ba+ inal&en inal&ente te se realizan realizan los %$l%ulos %$l%ulos del %audal %audal e#eri& e#eri&ental ental (Qexp )  ) %on un 'alor .#ro&edio/ 'alor )inal .#ro&edio/ )ue de 8,3 !4s * %audal teóri%o (Qteórico ) de 15,08 !4s+ Con estos datos se #ro%ede a ra)i%ar * de esta &anera se deter&ina el coeficiente de descarga (C  p ).  ). e éste 7lti&o #ar$&etro se halló su 'alor )inal, el %ual )ue de 0,30+ INTRODUCCIÓN 9ara &edir el asto (ue %ir%ula en un %ondu%to se utilizan 'arios #ro%edi&ientos+ #ro%edi&ientos+ Cuando el %ondu%to es un tubo, es )re%uente utilizar lo (ue se medidor or de Ventu Venturi  ri + :ste den deno&in &ina medid ste &edidor ree&#laza la &edida del asto de un )lui )luido do #or #or la &edi &edida da de una una di)ere di)eren%i n%ia a de #resio #resiones nes,, es de%ir de%ir,, la %antidad de )lujo #or unidad de tie&#o+ :l ;ubo de Venturi es un dis#ositi'o (ue %onsiste en una tuber
%ual %ual 'a unid unida+ a+ e &odo &odo an$l an$lo oo, o, la #resión en la aranta se trans&ite a otro anillo #iezo&étri%o+ >na sola l
Figura 1. Tubo Venturi 

OBJETIVOS

total #or unidad de #eso a lo laro del tubo .%abezas de #resión * 'elo%idad/+

?bjeti'o eneral Cono%er de &anera lobal el )un%iona&iento * a#li%a%iones de un &edidor Venturi, a tra'és de los %$l%ulos rela%ionados %on la &edi%ión de %audal * 'ariables a)ines+ ?bjeti'os es#e%<)i%os •

•

•

 A#render * %ono%er las de)ini%iones (ue i&#li%an el )un%iona&iento, diseo * utilidades del &edidor  Ventura+ :stable%er %laridad en los %on%e#tos de %audal, tanto sus 'ariables )
DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA 9ara esta #r$%ti%a de laboratorio se tu'o en %uenta, %o&o #ri&era instan%ia los 'alores de e)i%ien%ia de trabajo de la bo&ba .en /+ :sto a su 'ez e#resaba el 'alor de %audal %orres#ondiente+ e to&ó enton%es una le%tura ini%ial de " @@@ en la #erilla del reóstato, una 'ez (ue se ha irado #or #ri&era 'ez+ !ueo, utilizando un &anó&etro di)eren%ial, %on &er%urio %o&o )luido &ano&étri%o, se &iden las #resiones &ano&étri%as res#e%ti'as .le%turas de %abezas de #resión/ un %audal Q &$i&o &edido ele%tróni%a&ente de 21+" !4s, %o&o lo indi%a la iura 3+ :sto, %on el objeto de obtener la distribu%ión de #resiones &ano&étri%as res#e%to a VA * a lo laro del tubo+ Cono%iendo la eo&etr
>n tubo de Venturi es un dis#ositi'o ini%ial&ente diseado #ara &edir la 'elo%idad de un )luido a#ro'e%hando el e)e%to Venturi+ in e&baro, alunos se utilizan #ara a%elerar la 'elo%idad de un )luido obli$ndole a atra'esar un tubo estre%ho en )or&a de %ono+ Espe!"!#!$nes •

i$&etro de la se%%ión de entrada D1  " in 5 in

•

×     

0,0254m   1in

  = 0,1270m  

i$&etro de la se%%ión de aranta D2   3 in 3 in

×     

0,0254m   1in

 = 0,0762m  

e #uede %al%ular ahora las $reas trans'ersales de sus res#e%ti'as se%%iones •

 rea trans'ersal de la se%%ión de entrada  A1:

 ( D1 ) 2    ( 0,127m) 2       = 0,0127m 2 = π   × π   ×      4     4       •

 rea trans'ersal de la se%%ión de aranta  A2 :

 ( D2 ) 2    ( 0,0762m) 2       = 0,0046m 2 π   ×     4  = π   ×  4         DATOS % CÁLCULOS atos obtenidos #ara la #r$%ti%a •

9eso es#e%<)i%o del aua .D 2?/

=

 Kg 

γ   1000 •

m3

9eso es#e%<)i%o &er%urio .D/

=

 Kg 

γ   13595

m3

•

Vis%osidad %ine&$ti%a del aua 6 .a 25EC/ ν  = 0,915 × 10− m

•

2

 s

;e&#eratura del aua .en la #r$%ti%a/ T  = 24º C 

atos %orres#ondientes a !e%turas de %abezas de #resión •

H[m  • •

:)i%ien%ia de la bo&ba ./ Caudales e#eri&entales Qexp , obtenidos a #artir de los datos (ue 'ienen rela%ionados en la %ur'a de %alibra%ión del e(ui#o+

Figura 2. Curva de calibración medidor Venturi 

:n la siuiente tabla se rela%ionan las le%turas &ano&étri%as * los %audales e#eri&entales

Tabla 1. Datos lecturas manométricas y caudales experimentales

C$l%ulo del %audal #ro&edio Qexp [!"s:

 ( Qexp  ∑ 9 i =1  

  75,5    = 9  

9

Qexp Pr om

C$l%ulo

de

los

e#eri&ental

i

=

9ara

8,39 L /  s

%audales

3

0,019260 m

Qteórico

  ⋅  s  

0,015912 m

2

  A   1 −  2       A1  

9ara

donde,

=  0,00456037m2 = 2  A1 =  0,01266768m ∆ H  =  Lectura manométrica

Qteórico

 A2

S  =

γ   H  O 2

9ara

 13595   3   m   =   = 13,595  Kg   1000   3   m    

Qteórico

∆ H  =

3

0,024746 m

9ara Qteórico

∆ H  =

3

Qteórico

∆ H  =

=  A2

  ⋅  s  

3

1m

⋅     

3

1m

3

= 0,014149 m  s

 = 14,149 L s  

0,027 m :

2 g ( 0,027m)( S  − 1)   2   A   1 −  2       A1  

=  A2

0,012609 m

  ⋅  s  

9ara

0,017 m :

Qteórico

0,076m :

  ⋅  s  

∆ H  =

3

 = 24,746 L s  

 = 15,912 L s  

1000 L  

 s

= 0,024746

1000 L  

2 g ( 0,076m)( S  − 1)   2   A   1 −  2       A1  

=  A2

0,021154 m

9ara

0,104m :

3

1m

2 g ( 0,034m)( S  − 1)   2   A   1 −  2       A1  

=  A2

3

9ara

 s

0,034m :

0,014149 m

Qteórico

2 g ( 0,104m)( S  − 1)   2   A   1 −  2       A1  

=  A2

∆ H  =

(m)

 Kg 

γ   Hg 

 s

⋅     

3

= 0,015912 m

1000 L  

3

=  A2

 = 19,260 L s  

2 g ( 0,043m)( S  − 1)   2   A   1 −  2       A1  

=  A2

Qteórico [!"s:

Qteórico

3

1m

0,043m :

∆ H  =

teóri%os

2 g ∆ H ( S  − 1)

1000 L  

∆ H  =

1000 L   3

1m

 = 12,609 L s  

2 g ( 0,017m)( S  − 1)   2   A   1 −  2       A1  

=  A2

= 0,021154 0,010005 m

  ⋅  s  

9ara

0,007m :

3

3

= 0,012609 m  s

3

= 0,010005 m  s

1000 L   3

1m

 = 10,005 L s  

1000 L   3

1m

 = 21,154 L s  

0,063m :

2 g ( 0,063m)( S  − 1)   2   A   1 −  2       A1  

Qteórico

∆ H  =

2 g ( 0,007m)( S  − 1)   2   A   1 −  2       A1  

=  A2

= 0,019260 3

0,006420 m

  ⋅  s  

1000 L   3

1m

3

= 0,006420 m

 = 6,420 L s  

 s

9ara Qteórico

∆ H  =

0,001m :

2 g ( 0,001m)( S  − 1)   2   A   1 −  2       A1  

=  A2

3

0,002427 m

  ⋅  s  

= 0,00242

1000 L   3

1m

 = 2,427 L s  

!a in)or&a%ión anterior se en%uentra re%o#ilada en la siuiente tabla+

Tabla 2. Datos lecturas manométricas  y caudales teóricos

 A %ontinua%ión se realiza un r$)i%o Qexp Vs Qteórico * se deter&ina el %oe)i%iente de des%ara C #+

Gr!ico 1. " experimental Vs " teórico

:l 'alor del %oe)i%iente de des%ara C q   e(ui'ale al 'alor de la #endiente de la re%ta .l
=

0,7307

:l an$lisis di&ensional * la si&ilitud din$&i%a de&uestran (ue C q  es una )un%ión del n7&ero de Fe*nolds Re + e #uede de&ostrar de la siuiente &anera Re =

 ρ VL  µ 

%uenta (ue

=

VL

ν   ρ   µ 

 A &edida (ue se dis&inu*e la e)i%ien%ia de la bo&ba .dis&inu%ión del 'oltaje/, ta&bién dis&inu*e el 'alor de C #+ :ste #ar$&etro seala un )lujo turbulento, de &anera #ro#or%ional %o&o lo ha%e el n7&ero de Fe*nolds $e.

, teniendo en

=

1

:l %oe)i%iente de des%ara C ( * el n7&ero de Fe*nolds a%t7an de &anera #ro#or%ional * son indi%adores del réi&en turbulento en un )lujo dentro de una tuber
ν 

:nton%es,

 M   ×  L  × L   ML      M    L T     LT   L   T    ρ VL     =  = = Re =  M   µ    M      M       LT    LT     LT  2

3

3

2  L  × L  L   T   VL  T   = =  2 Re = 2  L  L  ν   T   T   

:n el siuiente r$)i%o se #uede obser'ar el %o&#orta&iento del %oe)i%iente de des%ara C q   )rente al n7&ero de Fe*nolds Re

e obser'ó un n7&ero de Fe*nolds &a*or a 5000 durante toda la #r$%ti%a, lo %ual se analiza %o&o la #er&anen%ia de un )lujo turbulento+ %reguntas complementarias −

Gi el )luido es %o&#resible, ser
R/

!a e%ua%ión de Bernoulli 'iene dada #or la e#resión   P 1 γ  

Gr!ico 2. C# Vs $e

+  Z 1 +

V 1

2

2 g 



 P 2 γ  

+  Z 2 +

V 2

2

2 g 

:sta e%ua%ión es utilizada en %$l%ulos #ara )lujos in%o&#resibles+ >n )lujo in%o&#resible es a(uél (ue no se #resenta 'aria%ión aluna de la densidad %on la #resión, debido a (ue no ha* %a&bios de 'olu&en en el )luido * #or %onsiuiente se #ueden %onsiderar des#re%iables las #érdidas #or )ri%%ión+ !o anterior indi%a (ue la e%ua%ión ."/

ANÁLISIS DE RESULTADOS ;eniendo en %uenta los datos obtenidos * las r$)i%as elaboradas, el %audal e#eri&ental resulta ser  &enor (ue el %audal teóri%o+ :sto es debido a (ue las )uerzas 'is%osas se o#onen al &o'i&iento %uando di)iere el di$&etro de la se%%ión de estre%ha&iento+

Qteórico

=  A2

2 g ∆ H ( S  − 1) 2

  A   1 −  2       A1  

no se #uede utilizar %o&#resibles+

#ara

."/ )lujos

:s re%o&endable #ara )lujos %o&#resibles &anejar las e%ua%iones en las (ue no se in'olu%re la #resión %o&o 'ariable, #ero s< (ue %ontena 'ariables %o&o la 'elo%idad * la di)eren%ia entre alturas 9odr
=

V 22 − V 12 2

+ ( Z  − Z  ) g  + U  2

1

−

R/

;iene in%iden%ia en la deter&ina%ión del ti#o o réi&en de )lujo (ue #redo&ina en la tuber
i se ha%e des#re%iable la ener/ interna * la trans)eren%ia de %alor .Q/ se llea a 2 ⋅ W s m= 2 [V 2 − V 12 ] + [ Z 2 − Z 1 ] ⋅ g 

9ara el &edidor Venturi, el rieso de %a'ita%ión se en%uentra en la aranta del &is&o, *a (ue en esta zona, al ser &
Ade&$s, teniendo en %uenta la e%ua%ión de la %ontinuidad m =  ρ 1 A1V   =  ρ 2 A2V  2 = ρ  AV   1

se %on%lu*e enton%es (ue

⋅ W s  ρ  AV  = [V  − V  ] + [ Z  − Z  ] ⋅ g  2

2

2

−

2

1

2

1

G9or (ué ante un in%re&ento de la 'elo%idad, se #resenta una dis&inu%ión en la #resiónH

CONCLUSIONES Con base en los resultados obtenidos * %onsiderando las %ondi%iones en (ue )ueron realizadas las #ruebas de laboratorio, se lleó a las siuientes %on%lusiones

R/

:ste )enó&eno se debe al he%ho de estable%erse o %u&#lirse el #rin%i#io de %onser'a%ión de la ener
GQué in%iden%ia tiene el n7&ero de Fe*nolds en el %o&#orta&iento del %audal %ir%ulanteH

•

•

•

!a to&a de 'arias le%turas )ue i&#ortante #ara la #r$%ti%a, *a (ue éstas #ro#or%ionan las &edidas %on buena #re%isión * ea%titud+ !os reistros de los %audales e#eri&entales resultaron ser de &enor 'alor en %o&#ara%ión %on los de los %audales teóri%os+ :l %oe)i%iente de des%ara, la 'elo%idad * el %audal e#eri&ental son 'ariables (ue est$n a)e%tadas #or la #resión * (ue son

#ro#or%ionales a la e)i%ien%ia de la bo&ba+ •

:l rano de trabajo de los &edidores Venturi est$ de a%uerdo %on las 'elo%idades re%o&endadas #ara las tuber
BIBLIOGRAFÍA 1+

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F*#n+

M,%&canica de

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