Date post: | 27-Dec-2015 |
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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Laboratorio de ingeniería II
Practica 7: Determinación del caudal y la velocidad de un fluído
mediante un tubo venturi y una placa de orificio
Alumnos:
Encinas Valencia Francisco Jesús
Mariscal Hernández Cesar
Martínez Trujillo Mario
Rodríguez Acevedo Arturo
Pons Taracena Manolo
Hernández Cortes Giovanni Esteban
Objetivo
Calcular la velocidad y el caudal de agua que circula por una tubería en régimen estacionario a partir de mediciones de caída de presión en un tubo Venturi y en una placa de orificio.
Fundamento teorico
Energía cinética
Es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética. Suele abreviarse con letra Ec o Ek
Y se calcula:
Energía potencial. Es la energía que mide la capacidad que tiene dicho
sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra U o Ep
Para calcular:
m= masa g= gravedad = 9.81 m/s² h= altura
Principio de Bernoulli Describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de
una corriente de agua. Expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.
La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido
potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea
energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.
Se calcula:
V= velocidad del fluido en la sección considerada.
p= densidad del fluido
P=presión a lo largo de la línea de corriente
g= aceleración gravitatoria
Z=altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia
Para aplicar la ecuación se deben realizar los siguientes supuestos:
Viscosidad (fricción interna) = 0 Es decir, se considera que la línea de corriente sobre la cual se aplica se encuentra en una zona 'no viscosa' del fluido.
Caudal constante
Flujo incompresible, donde ρ es constante.
La ecuación se aplica a lo largo de una línea de corriente o en un flujo irrotacional
Un ejemplo de aplicación del principio se da en el flujo de agua en tubería.
La placa de orificio Una placa de orificio o diafragma consiste en un orificio
calibrado ubicado dentro de un conducto. La vena fluida se contrae al atravesar el diafragma y adquiere el perfil mostrado en la figura.
La ecuación que permite el cálculo del caudal mediante el uso de un diafragma es:
Tubo Venturi Un tubo Venturi se conforma de una sección convergente
cónica prolongada por un cuello cilíndrico y seguida de una sección divergente igualmente cónica.
La ecuación que permite el cálculo del caudal mediante el uso de un tubo Venturi es:
Unidad de dinámica de fluidos PIGNAT BDF/3000 Objetivos pedagógicos
Estudio experimental y teórico de la dinámica de los fluídos.
Estudio de las pérdidas de carga de los diferentes componentes de las redes hidráulicas :
Válvulas, codos, ensanchamientos y estrechamientos bruscos.
Canalizaciones de diferentes diámetros, longitudes y rugosidades.
Comparación de diferentes medidas del caudal :
Caudalómetro a flotador.
Órganos deprimógenos (Venturi y diafragma ).
Llenado.
Comparación de los valores experimentales y teóricos :
Cálculos teóricos de las pérdidas de carga.
Cálculos teóricos de los caudales a partir de la norma NF EN ISO 5167-1 para el tubo Venturi y el diafragma.
Visualización del régimen de derramamiento : experiencia de Reynolds.
Algoritmo de desarrollo
experimental
identificar cada una de las válvulas en el equipo de dinámica de fluidos
PIGNAT BDF/3000.
Verificar que el tanque de almacenamiento de
fluido del equipo PIGNAT BDF/3000 esté lleno con agua por lo menos a la mitad de su capacidad
purgar el conjunto de las canalizaciones y de los
flexibles de toma de presión del transmisor antes de comenzar el
estudio de las velocidades y caudales
Realizar la medición del caudal mediante el
caudalímetro
Obtener mediciones de caída de presión
mediante el tubo de Venturi para
posteriormente calcular el caudal
Obtener mediciones de caída de presión
mediante la placa de orificio para
posteriormente calcular el caudal
General
Para purgar
Abrir las válvulas V6 y V7.
Abrir la válvula V1 dando solo una vuelta
para evitar que el flotador se eleve
bruscamente en el interior del
caudalímetro.
Poner en funcionamiento la
bomba
Imponer el caudal máximo regulando
éste con la válvula V1.
Abrir las válvulas V2, V3, V4 y V5.
Hacer circular el agua para eliminar las
burbujas de aire en las diferentes
canalizaciones.
Medición del caudal mediante el caudalimetro
Abrir las válvulas V6 y
V7.
Poner en funcionamiento
la bomba .
Elegir un caudal en el
caudalímetro regulando éste con la válvula
V1.
Anotar la indicación dada por el flotador.
Tubo Venturi: calculo del caudal
Medir las pérdidas de carga en el tubo
de Venturi
Renovar esta toma de presión para
diferentes caudales impuestos sobre el
caudalímetro.
Al concluir las mediciones, parar la
bomba desde el tablero de mando y cerrar las válvulas
V1 y V6.
Abrir la válvula V2.Poner en
funcionamiento la bomba.
Elegir un caudal en el caudalímetro
regulando éste con la válvula V1
Anotar la indicación dada por el flotador.
Medir las pérdidas de carga en el diafragma
Renovar esta toma de presión para
diferentes caudales impuestos sobre el
caudalímetro.
Al concluir las mediciones, parar la
bomba desde el tablero de mando y
cerrar las válvulas V1 y V2.
Placa de orificio: calculo del caudal
BIBLIOGRAFÍA:
1. Çengel Y. A., Cimbala J. M., Mecánica de fluidos: Fundamentos y Aplicaciones, McGraw Hill, 2012.
2. Munson B. R., Okiishi T. H., Huebsch W. W., Rothmayer A. P., Fundamentals of fluid mechanics, John Wiley & Sons, Inc., 2013.
3. White F. M. Mecánica de fluidos, McGraw-Hill Interamericana, 2008.
4. Crowe C. T., Elger D. F., Roberson J. A., Mecánica de fluidos, Editorial Grupo Patria, 2007.
5. Martínez A. C., Mecánica de fluidos, Editorial Thomson, 2006.
6. Darby R. Chemical Engineering Fluid Mechanics, Second Edition, M. Dekker Inc., 2001.
7. Nakayama Y., and Boucher R. F. Introduction to Fluid Mechanics, Butterworth-Heinemann, 2000.
8. Bird R.B., Stewart W.T. y Lightfoot E.N. Transport Phenomena. 2a. Edición. John Wiley & Sons. 2000.