Alumno: Barrios Méndez Arnaldo Abel
Carrera: Ingeniería de Sistemas
Docente: Eduardo Huertas Quiroz
2013 P!B"EMA
¿Cómo Construir un tubo Venturi, con materiales accesible. Para calcular el caudal de flujo y conocer su funcionamiento y aplicación?
HIP!#ESIS s factible el dise!o, construcción y e"aluación del funcionamiento del tubo Venturi
!B$E#I%!S
•
#ecopilar toda la información posible acerca de la in"esti$ación en cuestión.
•
%rdenar la información obtenida del tema de la in"esti$ación.
•
&ise!o y construcción del tubo Venturi.
•
#eali'ar pruebas del funcionamiento al mismo.
•
fectuar recomendaciones para futuros proyectos. &eterminar el $asto de flujo circulante por el tubo Venturi (plicación del principio de )ernoulli.
MAC! #E&IC!S' Cuando el fluido fluye por el dispositi"o ocurren p*rdidas de ener$+a ue trae como consecuencia
una
disminución
de
la
presión,
por
ello
se
reali'ó
la
in"esti$ación de dic-o tema, asimismo obtener el caudal circulante por el tubo Venturi. Para la comprensión de *ste debemos nombrar los si$uientes aspectos
DE (I)I CI&) DE #* MI)! S B+SI C!S Caudal' n din/mica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido ue pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo. ormalmente se identifica con el flujo "olum*trico o "olumen ue pasa por un /rea dada en la unidad de tiempo.
Presi,n' 2
2
uer'a ejercida por un l+uido, o por un $as, sobre cada cm , o cada m , de la superficie de un sólido con el ue est/ en contacto. Presión (bsoluta.
s la presión de un fluido medido con referencia al "ac+o perfecto o cero absolutos. a presión absoluta es cero nicamente cuando no e4iste c-oue entre las mol*culas.
Presi,n
Manométrica.
5on normalmente las presiones superiores a la atmosf*rica, ue se mide por medio de un elemento ue se define la diferencia entre la presión ue es desconocida y la presión atmosf*rica ue e4iste. Vac+o.
5e refiere a presiones manom*tricas menores ue la atmosf*rica, ue normalmente se miden, mediante los mismos tipos de elementos con ue se miden las presiones superiores a la atmosf*rica, es decir, por diferencia entre el "alor desconocido y la presión atmosf*rica e4istente.
2. 6edición de caudales superiores a un 708 a los obtenidos por el diafra$ma para la misma presión diferencial e i$ual di/metro de tuber+a. 3. l Venturi reuiere un tramo recto de entrada m/s corto ue otros elementos primarios. 9. acilidad para la medición de flujo de l+uidos con sólidos en suspensión. luido :ncomprensible. s auel en el cual la densidad de una parcela no es afectada por cambios de presión isot*rmicos, es decir, ue no se puede comprimir. Velocidad.
#itmo de mo"imiento ue se e4presa como la distancia recorrida en una unidad de tiempo, por ejemplo Velocidad ; &istancia sobre
Venturi.
=l
por *l un fluido. n esencia, consta de una tuber+a corta recta, o $ar$anta, entre dos tramos cónicos. a presión "ar+a en la pro4imidad de la sección estrec-a> as+, al colocar un manómetro ó instrumento re$istrador en la $ar$anta se mide la ca+da de presión -ace posible calcular el caudal instant/neo=.
A-licaciones de la ecuaci,n de Bernoulli' C.imenea as c-imeneas son altas para apro"ec-ar ue la "elocidad del "iento es m/s constante y ele"ada a mayores alturas. Cuanto m/s r/pidamente sopla el "iento sobre la boca de una c-imenea, m/s baja es la presión y mayor es la diferencia de presión entre la base y la boca de la c-imenea, en consecuencia, los $ases de combustión se e4traen mejor.
#ubería a ecuación de )ernoulli y la ecuación de continuidad tambi*n nos dicen ue si reducimos el /rea trans"ersal de una tuber+a para ue aumente la "elocidad del fluido ue pasa por ella, se reducir/ la presión.
y
)ataci,n a aplicación dentro de este deporte se "e reflejada directamente cuando las manos del nadador cortan el a$ua $enerando una menor presión y mayor propulsión.
Mo/imiento de una -elota o bal,n con e0ecto 5i lan'amos una pelota o un balón con efecto, es decir rotando sobre s+ mismo, se des"+a -acia un lado.
Carburador de autom,/il n un carburador de automó"il, la presión del aire ue pasa a tra"*s del cuerpo del carburador, disminuye cuando pasa por un estran$ulamiento. (l disminuir la presión, la $asolina fluye, se "apori'a y se me'cla con la corriente de aire.
(lu1o de 0luido desde un tan2ue a tasa de flujo est/ dada por la ecuación de )ernoulli.
Dis-ositi/os de %enturi n o4i$enoterapia, la mayor parte de sistemas de suministro de d*bito alto utili'an dispositi"os de tipo Venturi, el cual est/ basado en el principio de )ernoulli.
Calculo de la -resi,n en el interior de un lí2uido en re-oso' a presión en un fluido es la presión termodin/mica ue inter"iene en la ecuación constit uti"a y en la ecuación de mo"imiento del fluido, en al$unos casos especiales esta presión coincide con la presión media o incluso con la presión -idrost/tica.
(plicando la ecuación de )ernoulli a los puntos 1@ y 2@ &e esto se concluye ue lo tratado en -idrost/tica constituye casos especiales de la ecuación de )ernoulli.
#eorema de #orricelli' Permite determinar la "elocidad con ue sale un l+uido por un orificio lateral de un recipiente, a una profundidad - con respecto a la superficie libre del l+uido.
l teorema de
flujo de un l+ u ido contenido en un recipiente, a tra"*s de un peue!o orificio, bajo la acción de la $ra"edad. ( partir del teorema de
Caudal descargado
l caudal o "olumen del fluido ue pasa por el orificio en un tiempo,
, puede
calcularse como el producto de, el /rea real de la sección contra+da, por
, la
"elocidad real media del fluido ue pasa por esa sección, y por consi$uiente se puede escribir la si$uiente ecuación Donde: ("epresenta la descarga ideal que #abría ocurrido si no estuvieran presentes l a fricción $ la c on tr ac ci ón .) (Es el coeficiente de contracción de la vena fluida a la salida del orificio. %u significado radica en el cambio brusco de sentido que deben reali&ar las partículas de la pared interior próximas al orificio. Es la relación entre el área contraída
$ la del
orificio . %uele estar en torno a 0,'!.) (Es el coeficiente por el cual el valor ideal de descarga es multiplicado para obtener el valor real, $ se conoce como coeficiente de descarga. umricamente es igual al producto de los otros dos coeficientes.) l coeficiente de descar$a "ariar/ con la car$a y el di/met ro del orificio.
5us "alores para el a$ua -an sido determinados y tabulados por
numerosos e4perimentadores. &e forma orientati"a se pueden tomar "alores sobre. (s+ se puede apreciar la importancia del uso de estos coeficientes para obtener unos resultados de caudal aceptables.
E0ecto %enturi' l efecto Venturi tambi*n conocido tubo de Venturi, consiste en ue un fluido en mo"imiento presión al
dentro
de
un
conducto
cerrado
disminuye
su
aumentar la "el ocidad despu*s de pasar por una 'ona de sección
menor. 5i en este punto del conducto se introduce el e4tremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido contenido en este se$undo conducto. ste efecto, demostrado en 1ABA, recibe su nombre del f+sico italiano io "a nni )atti s ta Ve nt uri 1A97D1E22@. l e f e c t o V e n t u r i s e e 4 p l i c a p o r e l P ri nci pio d e ) e r n o u l l i y el pr inci pio d e conti nuidad de masa. 5i el caudal de un fluido es constante pero la sección disminuye, necesariamente la "elocidad aumenta tras atra"esar esta sección. Por el teorema de la ener$+a si la ener$+a ci n*ti ca aumenta, la ener$+a determinada por el "alor de la presión disminuye for'osamente.
AP"ICACI!)ES DE" E(EC#! %E)#3I
Hi dráulica' a depresión $enerada en un estrec-amiento al aumentar la "elocidad del fluido, se utili'a frecuentemente para la fabricación de m/uinas ue proporcionan aditi"os en una conducción -idr/ulica. s muy frecuente la utili'ación de este efecto =Venturi= en los me'cladores del tipo F para a!adir espumó$eno en una conducción de a$ua para la e4tinción.
Aeronáutica. (unue el efecto Venturi se utili'a frecuentemente para e4plicar la sustentación producida en alas de a"iones el efecto Venturi por s+ solo no es suficiente para e4plicar la sustentación a*rea. n la sustentación inter"ienen adem/s el principio de )ernoulli en "irtud del cual el aire aduiere mayor "elocidad al pasar por la re$ión m/s con"e4a del ala de un a"ión. a tercera ley de eGton est/ tambi*n in"olucrada en este principio. (dem/s, se utili'a este tubo para pro"eer succión a los instrumentos ue trabajan con "ac+o, Coordinador de $iro, Hori'onte arti fici al, etc.@ en los a"iones ue no est/n pro"istos de bombas mec/nicas de "ac+o.
Airsoft. as r*plicas usadas en *ste jue$o suelen incluir un sistema llamado Hop Ip ue pro"oca ue el bal+n sea proyectado reali'ando un efecto circular, lo ue aumenta el alcance efecti"o de la r*plica.
Motor. l carburador aspira el carburante por efecto Venturi, me'cl/ndolo con el aire fluido del conducto principal@, al pasar por un estran$ulamiento.
Hogar . n los euipos o'onificadores de a$ua, se utili'a un peue!o tubo Venturi para efectuar una succión del o'ono ue se produce en un depósito de "idrio, y as+ me'clarlo con el flujo de a$ua ue "a saliendo del euipo con la idea de destruir las
posibles
bacterias
pató$enas
y
de
desacti"ar
los
"irus
microor$anismos ue no son sensibles a la desinfección con cloro.
y
otros
Tubos de Venturi . 6edida de "elocidad de fluidos en conducciones y aceleración de fluidos.
Acuariofilia. n las tomas de bombas de a$ua o filtros, el efecto Venturi se utili'a para la inyección de aire yJo C%2.
Neum ática. Para aplicaciones de "entosas y eyect ores.
Ca rd io logía. l efecto Venturi se utili'a para e4plicar la re$ur$itación mitral ue se puede dar en la miocardiopat+a -ipertrófica, y ue es causa de muerte sbita en deportistas. a e4plicación es ue el mo"imiento sistólico anterior 65(@ ue reali'a la "al"a anterior de la "/l"ula mitral, se produce porue la -ipertrofia septal y el estrec-amiento del tracto de salida pro"ocan una corriente de alta "elocidad sobre la "/l"ula mitral, ue debido al efecto Venturi, succiona el e4tremo de la "al"a anterior contra el septo, ue impide la salida de san$re, por lo ue re$ur$ita -acia la aur+cula i'uierda.
Neumol ogía. l efecto Venturi se utili'a en m/scaras para la administración de concentraciones e4actas de o4+$eno, se denominan m/scaras de Venturi o VentimasK. ( medida ue el o4+$eno entra en la m/scara a tra"*s de un c-orro estrec-o, lle"a consi$o un flujo constante de aire ue penetra por los orificios circundantes.
O do nt ol og ía. l sistema de aspiración de sali "a en los euipos dentales anti$uos se utili'aba tubos finos
Venturi. (-ora la aspiración est/ motori'ada.
4'5'6 #ubo %enturi In tubo de Venturi es un dispositi"o inicialmente dise!ado para medir la "elocidad de un fluido apro"ec-ando el efecto Venturi. 5in embar$o, al$unos se utili'an para acelerar la "elocidad de un fluido obli$/ndole a atra"esar un tubo estrec-o en forma de cono. stos modelos se utili'an en numerosos dispositi"os en los ue la "elocidad de un fluido es importante y constituyen la base de aparatos como el carburador. a aplicación cl/sica de medida de "elocidad de un fluido consiste en
un tubo formado por dos secciones cónicas unidas por un tubo estrec-o en el ue el fluido se despla'a
consecuentemente
a
mayor
"elocidad.
a
presión en el tubo Venturi puede medirse por un tubo "ertical en forma de I conectando la re$ión anc-a y la canali'ación estrec-a. a diferencia de alturas del l+uido en el tubo en I permite medir la presión en ambos puntos y consecuentemente la "elocidad. Cuando se utili'a un tubo de Venturi -ay ue tener en cuenta un fenómeno ue se denomina ca"it aci ón. ste fenómeno ocurre si la presión en al$una sección del tubo es menor ue la presión de "apor del fluido. Para este tipo particular de tubo, el ries$o de ca"itación se encuentra en la $ar$anta del mismo, ya ue au+, al ser m+nima el /rea y m/4ima la "elocidad, la presión es la menor ue se puede encontrar en el tubo. Cuando ocurre la ca"itación, se $eneran burbujas localmente, ue se trasladan a lo lar$o del tubo. 5i estas burbujas lle$an a 'onas de presión m/s ele"ada, pueden colapsar produciendo as+ picos de presión local con el ries$o potencial de da!ar la pared del tubo.
ME#!D!"!7IA DE "A I)%ES#I7ACI&) a metodolo$+a empleada en esta in"esti$ación se basó en recopilar información biblio$r/fica e :nternet, aunada a conocimientos pre"ios y asesoramiento docente para la elaboración de *ste proyecto.
E8PEIME)#ACI!) Determinar l medidor de Venturi de la fi$ura, tiene un di/metro de 20 cm en la parte anc-a y 10 cm el estrec-amiento. 5i la presión del a$ua en la parte anc-a es de 2,E K$Jcm2 y en el estrec-amiento 1,3 K$Jcm2 a@ a rapide' del a$ua en la parte anc-a y estrec-amiento b@ l caudal en lJs c@ a diferencia de presiones entre la parte anc-a y estrec-amiento d@ a diferencia de alturas -@ entre las columnas de mercurio de tubo en I
a) Aplicando la ecuación del medidor de Venturi, tenemos:
A)+"ISIS E I)#EPE#ACI&) DE "!S ES3"#AD!S ue$o de la construcción artesanal del tubo Venturi se procedió a comprobar su funcionamiento obteni*ndose as+ resultados esperados en los cuales la presión disminu+a en el tramo de sección di"er$ente, debido a la reducción del di/metro y debido a esto el aumento de la "elocidad del fluido. 5e
determinó de i$ual manera el $asto por la diferencia de presión e4istente entre un punto en el tramo con"er$ente y otro punto en la $ar$anta del Venturi aplicando tambi*n el principio de )ernoulli.
C!)C"3SI!)ES
5e puede decir ue el i$ualmente teniendo el conocimiento del caudal ue "a a entrar en el mismo, o ue se desea introducir para cumplir una determinada función como la de crear "ac+o@ y tomar muy en cuenta las presiones ue debe lle"ar el fluido, ya ue esto "a a ser el factor m/s fundamental para ue su función se lle"e a cabo. inalmente se puede decir ue el
