BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE INGENIERÍA 1NRC: 51602

PRÁCTICA 5: DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DE UN FLUÍDO MEDIANTE UN TUBO VENTURI Y UNA PLACA DE ORIFICIO

INTEGRANTES:BARRERA RODRÍGUEZ FRANCISCO JAVIER

FLORES ESPINOZA MAYRA RENATALÓPEZ GUZMÁN MARÍA DE LOS ÁNGELES

MORENO RICO JAZMÍNROSAS BALTAZAR FLOR DE MARÍA

VANEGAS MENDOZA INGRID GUADALUPE

PRIMAVERA 2016

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 ECUACION DE BERNOULLI

Describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente.

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 velocidad no cambia con forme avanza el tiempo)

La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:

1.-Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido

2.-Potencial gravitacional: energía debido a la altitud que un fluido posea

3.-Energia de flujo: energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

V= velocidad del fluido en la sección consideradag= aceleración gravitatoriah= altura en la dirección de la gravedad desde una referenciaP= presión a lo largo de la línea de corriente= densidad

• APLICACIONES DE LA ECUACION DE BERNOULLI

Suposiciones que limitan el nivel de aplicabilidad:

-El fluido se mueve en régimen estacionario, la velocidad del flujo en un punto no varia con el tiempo

-Se desprecia la viscosidad del fluido (fuerza de rozamiento interno)

-Se considera que el liquido esta bajo la acción del campo gravitatorio únicamente

• 1.- Las chimeneas :son altas aprovechar que la velocidad del viento es mas constante y elevada a mayores alturas. Cuanto mas rápidamente sopla el viento sobre la boca de una chimenea, mas baja es la presión y mayor es la diferencia de presión entre la base y la boca de la chimenea, en consecuencia, los gases de combustión de extraen mejor.

• 2.-Pulverizador de insecticida: Este tipo de pulverizador funciona basado en el comportamiento de los fluidos en movimiento, puede demostrarse que, como consecuencia en la disminución de su presión , aumenta la velocidad del fluido.

• 3.-Tuberia:La ecuación de Bernoulli dice que si reducimos el área transversal de una tubería para que aumente la velocidad del fluido, se reducirá la presión

• 4.- Tubo de Venturi: Estos tubos sirven para medir la diferencia de presión entre el fluido que pasa a baja velocidad por una entrada amplia comparada con el fluido que pasa por un orificio de menor diámetro a alta velocidad.

• 5.-Natacion: La aplicación dentro de este deporte se ve reflejada directamente cuando las manos del nadador cortan el agua generando una menor presión y mayor propulsión

• 6.-Carburador de un automóvil: En un carburador, la presión del aire que pasa a través del cuerpo del carburador, disminuye cuando pasa por un estrangulamiento. Al disminuir la presión, la gasolina fluye, se vaporiza y se mezcla con la corriente de aire.

• 7.-Flujo de fluido desde un tanque: la tasa de flujo de un orificio en un tanque esta dada por la ecuación de Bernoulli, ya que el área del tanque es bastante grande comparada con la del orificio, por lo tanto la velocidad de flujo es mayor.

• 8.-Un avión se sostiene en el aire: Las alas de los aviones son diseñadas para que haya mas flujo de aire por arriba, de este modo la velocidad del aire es mayor y la presión menor arriba del ala; al ser mayor la presión abajo del ala, se genera una fuerza neta hacia arriba llamada sustentación, la cual permite que un avión se mantenga en el aire.

• MEDIDORES DEPRIMOGENOS:

-son medidores de caudal. Consisten básicamente de una reducción gradual o brusca de la sección transversal de la tubería, ocasionando un aumento de velocidad y una disminución de la presión en el fluido. Relacionando la variación de presión con la velocidad, es posible cuantificar el gasto.

-Se denomina así al elemento primario cuya instalación produce una diferencia de presiones (perdida de carga), que se vincula con el caudal que circula, en una relación determinable.

-Están basados en crear una restricción en la tubería al paso de un fluido, lo que hace aumentar la velocidad disminuyendo la presión, permaneciendo la energía total (cinetica,potencial e interna) constante.

-Los elementos mas usados son:

Placa orificio

Tubo Venturi

Boquilla/Codo

Tubo pilot/Annubar

Cuña

• TUBO DE VENTURI:

Diseñado para eliminar la separación de capas próximas a los bordes y por lo tanto producir arrastre. El cambio en la sección transversal produce un cambio de presión entre la sección convergente y la garganta, permitiendo conocer el caudal a partir de esta caída de presión,

-Ventajas:

tiene una caída de presión no recuperable menor que el de una placa de orificio

El tamaño del equipo , requiere un tramo considerable de cañería para su instalación

Provee mucha mayor capacidad

-Desventajas:

Su costo es muy superior al de los otros elementos de primogenos.

• PLACA ORIFICIO

La placa orificio consiste en una placa perforada ubicada en el interior de una tubería. Posee además, dos tomas de presión, una en la parte anterior y otra en la parte posterior de la placa, a las cuales se conecta un manómetro de presión diferencial.

La placa orificio hace que la obstrucción al paso del fluido por la tubería sea de forma abrupta, esto provoca que la vena fluida presente una sección inferior a la del estrechamiento que se denomina “vena contracta” y que se encuentra corriente abajo del mismo. El efecto de la vena contracta no sucede cuando el estrechamiento de la sección de la cañería es de forma gradual.

-Ventajas:

Es una forma sencilla de medir caudal

Su colocación y extracción de la cañería es sencilla lo que favorece la inspección de daños producidos por erosión, corrosión, ensuciamiento o deformación,

-Desventajas:

presenta una presión no recuperable muy grande, debido a la turbulencia alrededor de la placa, ocasionando un alto consumo de energía.

CALCULO DE CAUDALES

PLACA DE ORIFICIO

Qv Caudal volumétrico (m3/s).DP Presión diferencial (Pa).b El cociente de los diámetros de las secciones (d/D).C Coeficiente de descarga, definido por un flujo del fluido incompresible, relacionando el caudal real que atraviesa el aparato con el caudal teórico.e Coeficiente de expansión: utilizado para tener en cuenta la compresibilidad del fluido.

e > 1 para los fluidos incompresibles.e < 1 para los fluidos compresibles.

s Área de sección transversal del orificio (m2).r Densidad del fluido kg/m3.C=.0615β=0.66 e=1s=2.54*10-4 m2

• TUBO VENTURI

Qv Caudal volumétrico (m3/s).DP Presión diferencial (Pa).b El cociente de los diámetros de las secciones (d/D).C Coeficiente de descarga, definido por un flujo del fluido incompresible, relacionando el caudal real que atraviesa el aparato con el caudal teórico.e Coeficiente de expansión: utilizado para tener en cuenta la compresibilidad del fluido.

e > 1 para los fluidos incompresibles.e < 1 para los fluidos compresibles.

s Área de sección transversal del orificio (m2).r Densidad del fluido kg/m3.C=0.99β=0.55 e=1s=1.77*10-4 m2

DESARROLLO EXPERIMENTAL

IDENTIFICAR CADA VÁLVULA EN EL EQUIPO DE DINÁMICA DE FLUIDOS PIGNAT BDF/3000

Verificar que el tanque de almacenamiento de fluido del equipo

PIGNAT/3000 este lleno con agua por lo menos la mitad

Purgar el conjunto de las canalizaciones y de los flexibles de toma de presión del

transmisor

Abrir las válvulas V6 y V7

Abrir la válvula V1 con una sola vuelta para evitar que el flotador se eleve

bruscamente dentro del caudalimetro

Poner en función la bomba, imponiendo el caudal máximo regulándolo con la

válvula V1

Abrir válvulas V2, V3, V4 y V5, hacer circular el agua para eliminar las burbujas

de aire en las canalizaciones

Inicio

Fin

1

1

Abrir válvulas V6 y V7

Poner en funcionamiento la bomba

Elegir un caudal en el caudalimetro regulando éste con la válvula V1

Anotar la indicación dada por el flotador

Inicio

Fin

MEDICION DE CAUDAL POR CAUDALIMETRO

Medir las perdidas de carga en el tubo de Venturi

Identificar los flexibles de toma de presión aguas arriba y aguas abajo que están conectados al transmisor

Conectar los dos flexibles en el tubo de Venturi con la ayuda de las conexiones rápidas

Esperar la estabilización de la medida y anotar perdida de carga indicada sobre el transmisor de presión diferencial

Renovar esa esta toma de presión para diferentes caudales impuestos sobre el caudalimetro

Al concluir las mediciones para la bomba, cerrar válvulas V1 y V6

Inicio

Fin

CAIDA DE PRESION POR TUBO DE VENTURI

Inicio

Fin

Abrir válvula V2 y poner en marcha la bomba

Elegir caudal en caudalimetro regulándolo con V1

Anotar indicación dada por flotador y medir perdidas de carga en diafragma:

Identificar flexibles de toma de presión (aguas arriba y abajo que están

conectados al transmisor)

Abrir y Conectar los dos flexibles en el diafragma con ayuda de conexiones

rápidas

Estabilizar la medida y anotar perdida de carga indicada sobre transmisor de

presión diferencial

Renovar toma de presión para diferentes caudales sobre el caudalimetro

Al concluir mediciones cerrar válvulas V1 y V2

1

1CAIDA DE PRESION

MEDIANTE PLACA DE ORIFICIO

BIBLIOGRAFIA

• Nakayama Y., and Boucher R. F. Introduction to Fluid Mechanics, ButterworthHeinemann, 2000.

• Bird R.B., Stewart W.T. y Lightfoot E.N. Transport Phenomena. 2a. Edición. John Wiley & Sons. 2000

• Çengel Y. A., Cimbala J. M., Mecánica de fluidos: Fundamentos y Aplicaciones, McGraw Hill, 2012.

• Munson B. R., Okiishi T. H., Huebsch W. W., Rothmayer A. P., Fundamentals of fluid mechanics, John Wiley & Sons, Inc., 2013.

• http://www.ecured.cu/Ecuaci%C3%B3n_de_Bernoulli