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LABORATORIO N_6 JIMENEZ ACUÑA JORGE JOEL
LABORATORIO N_6 JIMENEZ ACUÑA JORGE JOEL ]
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FIIMASSFIIMASSMedición
Medición de presiones
de presiones en
en tubo de
tubo de venturi
venturi
Introducción
Introducción
Esta
Estainveinveststigigacaciónión ttieneienecomocomoobjobjeettivivooprinprinccipipalal eestudstudiiaarreellefeefecto,cto,f f uunncciioonnamamienientoto yy
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1_objetivos:
1_objetivos:
y
y Utilizar el tubo de Venturi y accesorios.Utilizar el tubo de Venturi y accesorios.
y
y MMedir presión total y estática.edir presión total y estática.
y
y CCalcular velocidad y caudal.alcular velocidad y caudal.
y
y A A plicar la ecuación de energía.plicar la ecuación de energía.
2
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3
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F Para aplicar la ecuación se deben realizar los siguientes supuestos:y Viscosidad (fricción interna) = 0 Es decir, se considera que la lí nea de corriente
sobre la cual se aplica se encuentra en una zona 'no viscosa' del fluido.
y Caudal constante
y Flu jo incompresible, donde es constante.
y La ecuación se aplica a lo largo de una lí nea de corriente o en un flu jo
irrotacional
Aunque el nombre de la ecuación se debe a Bernoulli, la forma arr i ba ex puesta fue presentada en pr imer lugar por Leonard Euler.
Un e jemplo de aplicación del pr inci pio lo encontramos en elf lu jo de agua en tuber ía.
L
A C AC ÓN C N N ALa conservación de la masa de f luido a través de dos secciones (sean éstas S1 y S2) de
un conducto (tuber ía) o tubo de corr iente establece que: la masa que entra es igual a la masa que sale.
Def inición detubo de corriente: superf icie formada por las líneas de corr iente.
Corolario 2: solo hay tubo de corr iente si V es diferente de 0.
! ! " # # $ % # # & ''( ) SS 0 1 2 3 0 4 5 2 1 23 3
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FCuando 1= 2, que es el caso general tratándose de agua, yf lu jo en r égimen
permanente, se tiene:
o de otra forma:
(El caudal que entra es igual al que sale) Donde:
y Q = caudal (m3/s) y V = velocidad (m/s)
y S = área transversal del tubo de corriente o conducto(m
2)
Que se cumple cuando entre dos secciones de la conducción no se acumula masa, es decir, siempre que el f luido sea incompresi ble y por lo tanto su densidad sea constante. Esta condición la satisfacen todos los líquidos y, par ticularmente, elagua.
En general la geometr ía del conducto es conocida, por lo que el problema se reduce a estimar la velocidad media del f luido en una sección dada.
1. DES
C PC ÓN
DEL
EQUIP :
El equipoHM150.07 sirve para estudiar el principio de Bernoulli.
6 7 8 6 7 9 6 9 @ A A B C 6 7 A 6 A D EEF G SS H I I P
[LABORATORIO N_6 JIMENEZ ACUÑA JORGE JOEL ]
FIIMASSAdemás, se puede medir la presión totalen distintos puntos del tubo de Venturi.
La presión total se indica en un segundo manómetro. La medición se efectúa
mediante una sonda móvil en sentido axial respecto al tubo de Venturi. La sonda
está cerrada herméticamenteconunaempaquetadurapara prensaestopas.
El suministro de agua tiene lugar mediante el H
M
150 Módulo básico parahidrodinámica o a través de la red del laboratorio. El H
M
150 permite crear uncircuito cerrado deagua.
osibles ensayos:
Demostracióndelprincipio de Bernoulli .
Mediciones delapresióna lo largo del tubo de Venturi.
Determinacióndelf actorde paso.
Detalles:
1. Panel de e jercicios.
2. Manómetro detubito simple.
3. Tubo desalida.
4. Válvula debola desalida.
5. Tubo de Venturicon 6 Puntos demedicióndela presión.
6. Empaquetaduraparaprensaestopas.
7. abeza demedida dela presióntotal (móvilensentido axial).
8. Racordemanguera desuministro deagua.
9. Válvula debola de entrada.
10. Manómetro de 6tubitos(distribucióndelapresión en el tubo de Venturi) .
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OS:
- Coloque el equipo de ensayo en elHM150de forma que la salida de agua vaya a
parar al canal.
- ConectarHM150y el equipo con un tubo.
- Abrir la salida deHM150.
- A justar la tuerca racor [1] del prensaestopas de sonda de forma que la sonda se pueda mover fácilmente.
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] F ASS- Abrir las válvulas de bola de entrada y salida.
- Cerrar la válvula de salida [2] del manómetro de tubito simple, aba jo.
- Conectar la bomba y abrir lentamente el grifo principal delHM150.
- Abrir las válvulas de purga [3] de los manómetros.
- Cerrar con cuidado el grifo de salida hastaque los manómetros quedenirrigados.
- A justar simultáneamente el grifo de entraday el de salida para regular el nivel de agua en los manómetros de forma que no e cedanlos lí mites inf erior y superior del área de medición [4, 5].
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] F ASS- Medir la presión en todos los puntos de medición; después, colocar la sonda de presión total en el correspondiente nivel de medicióny anotar la presión total.
- eterminar el caudal. Para ello se debe detenerel tiempo t, necesario para llenar el depósito volumétrico deHM150de 20 a 30 litros.
¡
A
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ION!
El equipo de ensayo se debe colocarrecto para evitar que los resultados de medición queden falseados.
Cuando se mida la presión, el depósito volumétricode HM150 debe estar vací o y el
grifo de salida debe estar abierto. De lo contrario, cuando crece el nivel de agua en el depósito volumétrico también se modif ica la altura de elevación de la bomba.
Esto da lugar a relaciones de presión variables. Esimportante mantener constante la presión de elevación de la bomba con caudales pequeños; de lo contrario, los resultados de medición quedan falseados.
El punto cero del manómetro de tubito sencillo seencuentra 80 mm por deba jo del manómetro de 6 tubitos. Este dato se debe tener en cuenta cuandose lea la presión y se hagan cálculos.
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O:
Los valores medidos se deben comparar con lasecuaciones de Bernoulli. Ecuación de Bernoulli con una altura h constante.
Si se tienen en cuenta las pérdidas por fricción, alconvertir las presiones p1 y p2 en niveles de presión estáticos h1 y h2:
h
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] F MASS h1: nivel de presión en la sección transversalA1. w1: velocidad de fluido en la sección transversalA1. p2: presión en la sección transversalA2.
h2: nivel de presión en la sección transversalA2. w2: velocidad de fluido en la sección transversalA2.
: densidad del medio = constante para fluidos incompresibles, como el agua.
hv:nivel de pérdida.
El caudal másico es constante en los sistemascerrados.
Cuando: , entonces:
Cuando: , entonces:
3.1.
V lo id d
en
el tubo d
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.El tubo de Venturi utilizado tiene 6 puntosde medición.
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] F MASSLa tabla muestra la velocidad de ref erencia estandarizadaW, que se deriva de la geometrí a del tubo de Venturi:
Con la velocidad de ref erencia se pueden calcularlas velocidades teóricas
Wrech en 6 puntos de medición del tubo de Venturi a partir de un valor inicial.
Si el caudal es constante, se obtiene un valor inicial para calcular las velocidades teóricas de:
Luego la velocidadw1 se multiplica por los valores dew. Los resultados se muestran en la tabla siguiente.
v
[LABORATORIO N_6 JIMENEZ ACUÑA JORGE JOEL ]
FIIMASSEnla tabla setienen encuenta las relaciones siguientes
Cálculo del nivel de presión dinámico:
Se deben restar 80 mm porque los manómetros tenían una diferencia de punto cero de 80mm.
La velocidad Wmed seha calculado a partir de la parte de presión dinámica
medida mediantela fórmula
Representación gráfica
Elgráfico muestra lasvelocidades medidasy calculadasen el tubo de Venturi
para uncaudal de 0,275 Ltr/s.
Las desviaciones sedebenaimprecisionesenla medición.
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] F MASS3.2.
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en
el tubo d
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gráfi
Las modif icaciones en la presión que se dan alinundar el tubo de Venturi se pueden representar directamente:
[
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] F MASSSe ve con claridad que la ecuación
Siempre se cumple. Asimismo, se ha podido detectaruna pequeña pérdida de presión al inundar el tubo de Venturi.
3.3. De
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.
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] F MASSEl tubo de Venturi se utiliza para medir el caudal. Se dif erencia de la medición de diafragma por su escasa pérdida de presión. El caudal se puede medir como la dif erencia de presión p entre la entrada y el punto del tubo con menor diámetro:
El factor de pasoK suele venir a justado por el fabricante del tubo de Venturi. Si el factor de paso se desconoce, se puede calcular (si se conoce el caudal) a partir de la pérdida de presión pmediante la ecuación:
En la tabla siguiente se observa la pérdida depresión con distintos caudales y el factor de paso.
La pérdida de presión se puede leer en el manómetrode 6 tubitos, en la columna de agua en mm, y se puede utilizar en la ecuación en bares. El caudal se puede indicar en l/s.
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p
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Pro
edimiento
realizado
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Fotos del
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realizado
en
el laboratorio
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Manómetro de6 tubitos Medi ión de presión total [LABORATORIO N_6 JIMENEZ ACUÑA JORGE JOEL ]
FIIMASSCALCULOS
CAUDALIMETRO
Ensayo
Tiempo
(Seg)
Vol. Inicial
(L(
Vol. Final
(L)
(litros) Q
=
(litros)
1
24.94 553 557 4.0 0.160 2 24.94 561 565 4.0 0.1603
25.00 568 572 4.0 0.1604
25.00 574 578 4.0 0.160Qm (lt/s)
0.160TUBO DE V ENTURI
DATOS DE RESIONES
CALCULO DE VELOCIDAD CAUDAL
Sección
Presión
total
(mm.c.a.)
Presión
est.
(mm.c.a.)
h
(mm.c.a.)
Vi =
(m/s)
Qi =
1000*ViAi
(lt/s)
1
268 260 8 0.396 0.135 2 265 245 20 0.626 0.1443
261 20 241 2.173 0.1744
255 160 95 1.364 0.2325
230 185 45 0.939 0.2446
220 190 30 0.767 0.261DATOS E TIEM O VOLUMEN
CALCULO DE CAUDAL
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Ár
(
2)
Ár
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i.c l
1 338.6 0.00034 0.4732
233.5 0.00023 0.685 3 84.6 0.00008 1.891 4 170.2 0.00017 0.940 5 255.2 0.00026 0.627 6 338.6 0.00034 0.473GRAFICOS
1. PRESIONES E NEL TUBO DE VE NTURI
0 50 100 150 200 250 300 0 1 2 3 4 5 6 7 8 j k l j m n n j m n o m m
/
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] F MASSVELOC DADES DELTUBODE VENTURI
0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 1 2 4 5 6