Medidores en Tuberias(Venturi,Orificio Fijo)

5/14/2018 Medidores en Tuberias(Venturi,Orificio Fijo) - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/medidores-en-tuberiasventuriorificio-fijo 1/21

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO Página 1

U N T

TEMA:

MEDIDORES EN TUBERÍAS

INTEGRANTES:

REYES SARMIENTO Silvia Marlene

TARRILLO RIOJA Carla M.

ZAVALETA GARCIA Luis G.

SERNAQUE CHERO Vania

CICLO: V I

CURSO: LOU 1

PROFESOR: Ing. Walter Moreno E.

TRUJILLO – PERÙ





INTRODUCCIÓN

Los fluidos están presentes en la mayoría de los procesos industriales, ya sea porqueintervienen en forma directa en el proceso de producción o porque pertenecen a loscircuitos secundarios necesarios. Sea por la razón que sea, los fluidos están ahí y, por tanto,hay que controlarlos, para lo que es necesario saber en todo momento cuáles son lasprincipales características de los fluidos, que pueden variar mucho de una aplicación a otra.En el mercado existe una gran variedad de medidores, tanto desde el punto de vista detamaños y rangos de operación como de principios de funcionamiento. Esto es debido a quese intenta conseguir la máxima precisión para la mayor cantidad de aplicaciones.

Los medidores a tratar en esta práctica, se utilizan para estimar el gasto en determinadasección de la tubería, y se clasificaran como; medidores volumétricos y másicos, teniendoen cuenta que ambos pueden servir para la misma aplicación, ya que volumen y masa sonproporcional entre sí.





OBJETIVOS

1. En el medidor de Venturi

1.1. Encontrar la constante o el coeficiente del medidor de Venturi (C v).

1.2. Calcular la potencia o energía consumida.

1.3. Perdida permanente de presión relativa (ΔPP/ΔP).

1.4. El numero de Reynolds (NRe).

1.5. Graficar la energía consumida vs flujo volumétrico (Q).

1.6. Graficar en la escala semilogarítmica el coeficiente de Venturi vs elnumero de Reynolds.

2. En el medidor de orificio fijo

2.1. Calcular el coeficiente o constante de orificio fijo (C0).

2.2. La energía consumida en el medidor de orificio fijo.

2.3.

Graficar la perdida de presión permanente entre la variación depresión vs flujo volumétrico.

2.4. En escala semilogarítmica la relación C0 vs Re.





FUNDAMENTO TEÓRICO

1. Tubo De Vénturi

El Tubo de Venturi fue creado por el físico e inventor italiano Giovanni Battista Venturi

(1746 – 1822). Fue profesor en Módena y Pavía. En Paris y Berna, ciudades donde viviómucho tiempo, estudió cuestiones teóricas relacionadas con el calor, óptica e hidráulica. En

este último campo fue que descubrió el tubo que lleva su nombre. Según él este era un

dispositivo para medir el gasto de un fluido, es decir, la cantidad de flujo por unidad de

tiempo, a partir de una diferencia de presión entre el lugar por donde entra la corriente y el

punto, calibrable, de mínima sección del tubo, en donde su parte ancha final actúa como

difusor.

Definición

El Tubo de Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un

fluido. En esencia, éste es una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La

presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro o

instrumento registrador en la garganta se puede medir la caída de presión y calcular el

caudal instantáneo, o bien, uniéndola a un depósito carburante, se puede introducir este

combustible en la corriente principal.

Las dimensiones del Tubo de Venturi para medición de caudales, tal como las estableció

Clemens Herschel, son por lo general las que indica la figura 1. La entrada es una tubería

corta recta del mismo diámetro que la tubería a la cual va unida. El cono de entrada, queforma el ángulo a1, conduce por una curva suave a la garganta de diámetro d1. Un largo

cono divergente, que tiene un ángulo a2, restaura la presión y hace expansionar el fluido al

pleno diámetro de la tubería. El diámetro de la garganta varía desde un tercio a tres cuartos

del diámetro de la tubería.

http://www.monografias.com/trabajos27/profesor-novel/profesor-novel.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/opticatp/opticatp.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/la-estadistica/la-estadistica.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/la-estadistica/la-estadistica.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/opticatp/opticatp.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtml

http://www.monografias.com/trabajos27/profesor-novel/profesor-novel.shtml





La presión que precede al cono de entrada se transmite a través de múltiples aberturas a unaabertura anular llamada anillo piezométrico. De modo análogo, la presión en la garganta se

transmite a otro anillo piezométrico. Una sola línea de presión sale de cada anillo y se

conecta con un manómetro o registrador. En algunos diseños los anillos piezométricos se

sustituyen por sencillas uniones de presión que conducen a la tubería de entrada y a la

garganta.

La principal ventaja del Venturi estriba en que sólo pierde un 10 - 20% de la diferencia de

presión entre la entrada y la garganta. Esto se consigue por el cono divergente que

desacelera la corriente.

3. Funcionamiento de un tubo de venturi

En el Tubo de Venturi el flujo desde la tubería principal en la sección 1 se hace acelerar a

través de la sección angosta llamada garganta, donde disminuye la presión del fluido.

Después se expande el flujo a través de la porción divergente al mismo diámetro que la

tubería principal. En la pared de la tubería en la sección 1 y en la pared de la garganta, a la

cual llamaremos sección 2, se encuentran ubicados ramificadores de presión. Estos

ramificadores de presión se encuentran unidos a los dos lados de un manómetro diferencial

de tal forma que la deflexión h es una indicación de la diferencia de presión p1 – p2. Por

supuesto, pueden utilizarse otros tipos de medidores de presión diferencial.

La ecuación de la energía y la ecuación de continuidad pueden utilizarse para derivar la

relación a través de la cual podemos calcular la velocidad del flujo. Utilizando las secciones

http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO

http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO





1 y 2 en la fórmula 2 como puntos de referencia, podemos escribir las siguientes

ecuaciones:

1

Q = A1v1 = A2v2

Estas ecuaciones son válidas solamente para fluidos incomprensibles, en el caso de los

líquidos. Para el flujo de gases, debemos dar especial atención a la variación del peso

específico g con la presión. La reducción algebraica de las ecuaciones 1 y 2 es como sigue:

Pero . Por consiguiente tenemos,

(3)

http://www.monografias.com/trabajos13/sumato/sumato.shtml#SOLUCION

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo

http://www.monografias.com/trabajos14/deficitsuperavit/deficitsuperavit.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/deficitsuperavit/deficitsuperavit.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo

http://www.monografias.com/trabajos13/sumato/sumato.shtml#SOLUCION





Se pueden llevar a cabo dos simplificaciones en este momento. Primero, la diferencia de

elevación (z1-z2) es muy pequeña, aun cuando el medidor se encuentre instalado en forma

vertical. Por lo tanto, se desprecia este termino. Segundo, el termino hl es la perdida de la

energía del fluido conforme este corre de la sección 1 a la sección 2. El valor hl debe

determinarse en forma experimental. Pero es más conveniente modificar la ecuación (3)eliminando h1 e introduciendo un coeficiente de descarga C:

(4)

La ecuación (4) puede utilizarse para calcular la velocidad de flujo en la garganta del

medidor. Sin embargo, usualmente se desea calcular la velocidad de flujo del volumen.

Puesto que , tenemos:

(5)

El valor del coeficiente C depende del número de Reynolds del flujo y de la geometría real

del medidor. La figura 2 muestra una curva típica de C versus número de Reynolds en la

tubería principal.

http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos28/geometria/geometria.shtml

http://www.monografias.com/trabajos28/geometria/geometria.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml





La referencia 3 recomienda que C = 0.984 para un Tubo Vénturi fabricado o fundido con

las siguientes condiciones:

(en la tubería principal)





PROCEDIMIENTO Y DATOS

Procedimiento:

Lo primero que se hizo es escuchar las indicaciones para poder realizar un buen

experimento. En el laboratorio se ubicó los materiales a utilizar como: probeta, termómetro,

baldes, jeringa, tubos medidores, entre otros. El equipo se encendió previa explicación de uso. La calibración del equipo se realizo en laboratorio anterior.

Luego se procede a anotar los datos para las los diferentes medidores obteniendolos siguientes datos:

EN EL MEDIDOR DE VENTURI

EXP LR R(m) R’(m) Q(m3

/s) V13(m/s)

1 30 0.005 0.001 1.411x10-4 0.9301

2 50 0.009 0.002 1.972x10-4 1.299

3 70 0.013 0.003 2.533x10-4 1.669

4 90 0.016 0.005 3.094x10-4 2.039

5 110 0.029 0.007 3.655x10-4 2.409

6 130 0.040 0.009 4.216x10-4 2.779

7 150 0.053 0.013 4.777x10-4 3.149

Cv P(W) NRE

615.05 123.01 0.7987 0.200 0.0174 12674.89

1107.09 246.02 0.8314 0.2220 0.0485 17702.05

1599.13 369.03 0.8888 0.2308 0.0935 22744.22

1968.13 615.05 0.9788 0.3125 0.1903 27786.373567.29 861.07 0.8589 0.2414 0.3147 32828.53

4920.4 1107.09 0.8437 0.2250 0.4667 37870.67

6519.53 1599.13 0.8306 0.2453 0.7639 42912.84





DATOS EXPERIMENTALES

Cv Co

EXP LR R(mm) R’(mm) R(mm) R’(mm)

1 30 5.0 1.0 5.0 43

2 50 9.0 2.0 12.0 42

3 70 13.0 3.0 17.0 48

4 90 16.0 5.0 24.0 55

5 110 29.0 7.0 39.0 69

6 130 40.0 9.0 54 82

7 150 53.0 13.0 70.0 97

/s

COEFICIENTE DE VENTURI

De la ecuación:

()= =13.9mm

=25.30mm

( )=

= 0.30185

= 0.09111

P=





Nre=

De la practica 1: ”VERTEDEROS”

PARA LA CALIBRACION DEL ROTAMETRO SE OBTUVO LA SIGUIENTE

ECUACIÓN:

y=5.698*10 -5+2.805*10 -6x

Q=5.698*10 -5+2.805*10 -6(LR)

Calculando el área 13:

=

=1.5175x10-4m2

Reemplazando la lectura del rotámetro para cada experimento obtenemos los diferentes

caudales (m3 /s).

Obteniendo los diferentes caudales y el área en el punto 13 hallamos su velocidad.

y = 1E+10x3.0695

R² = 0.9986

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006

P vs Q





EN EL MEDIDOR DE ORIFICIO FIJO

=132.8KN/

=9.79KN/ a 20

1. Calculo de la caída de presión temporal a diferente radio

R=5 mm

= 0.61505KPa

R=12mm

= 1.4761KPa

R=17mm

= 2.0912KPa

y = 6E-07x + 0.8438

R² = 0.0141

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000

Cv vs NRE





R=24mm

=2.9522KPa

R=39mm

=4.797KPa

R=54mm

=6.6425KPa

R=70mm

=8.6107KPa

2. Determinar el caudal en cada lectura del rotámetro

De la practica 1 obtuvimos una ecuación lineal (

Donde a =2.806 y b=5.688

LR=30

LR=50

LR=70

LR=90

LR=110

LR=130

LR=150





3. Determinar las velocidades a diferentes caudales

Donde el área:

D=14,5mm A=

El área es constante:

A=

A=1.6513

4. Calcular el coeficiente de orificio fijo

=998Kg/ 0.8538m/s





=0.1096= 0.61505KPa

√ = 0.72568

=1.1937m/s= 1.4761KPa

√ = 0.6549

= 1.5335m/s= 2.0912KPa

√ =0.7068

=2.9522KPa

=4.797KPa

=6.6425KP √

=8.6107KPa √

5. Calculo de la presión permanente





=43mm

=45mm

=48mm

=55mm

=69mm

=82mm

=97mm

6. Relación de las caídas de presión:





6.1. ==8.5999

6.2.- =

=3.75012

6.3.- =2.8235

6.4.- =2.2917

6.5.- =1.7694

6.6.- = 1.5186

6.7.-

Exp LR R R' ∆P V10 Co ∆PP Q (m3/s)x10-4

∆PP/∆P 1 30 5 43 0,61505 0,8538 0,7257 5,2894 1.4099 8.5999

2 50 12 45 14,761 11,937 0,6549 5,5355 1.9711 3.7501

3 70 17 48 20,912 15,335 0,7068 5,9045 2.5323 2.8235

4 90 24 55 29,522 18,734 0,7268 6,7656 3.0935 2.2917

5 110 39 69 4,797 22,132 0,6736 8,4877 3.6547 1.7694

6 130 54 82 66,425 25,531 0,5827 10,087 4.2159 1.5186

7 150 70 97 86,107 28,929 0,6571 11,932 4.777 1.3857





7. Calculo de los números de Reynolds (

=

=1.02X

D=14.5mm

=998Kg/

Remplazando los datos

v=0,8538m/s =1.2113x

=1.6935

y = 11.762x-1.436

R² = 0.9659

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6

∆ P P / ∆ P

Q (m3/s)

Grafica :∆PP/∆P vs Q





Exp LR R R' ∆P V10 NR(x104) Co

1 30 5 43 0,61505 0,8538 1.2113 0,72572 50 12 45 14,761 11,937 1.6935 0,6549

3 70 17 48 20,912 15,335 2.1756 0,7068

4 90 24 55 29,522 18,734 2.6578 0,7268

5 110 39 69 4,797 22,132 3.1399 0,6736

6 130 54 82 66,425 25,531 3.6221 0,5827

7 150 70 97 86,107 28,929 4.1042 0,6571

y = 1E-26x6 - 2E-21x5 + 1E-16x4 - 5E-12x3 + 1E-

07x2 - 0.0012x + 5.8379

R² = 1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000

C o

NR

Grafica : Co vs NR





CONCLUSIONES

Después de haber realizado los cálculos se obtuvo que un coeficiente de venturi

promedio = 0.86155714 los primeros datos obtenidos se dan en forma ascendente

y luego empiezan a descender, en el cual se puede observar el error experimental

por factor humano.

En el caso de la potencia se observar que sus valores aumentan según el caudal y la

caída de presión permanente. su valor promedio es: 0.27071429

En el NRe se observan valores altos lo cual indica que estamos trabajando con un

tipo de flujo turbulento.

Al graficar la potencia vs el caudal se obtuvo una grafica potencial cuya ecuación

es: y = 1E+10x3.0695

y R² = 0.9986





BIBLIOGRAFÍA

Avallone, Eugene A. "Manual de Ingeniero Mecánico". Tomo 1 y 2. Novena

Edición. Mc Graw Hill. Mexico, 1996.

Bolinaga, Juan. "Mecánica elemental de los fluidos". Fundación Polar. "UniversidadCatólica Andrés". Caracas, 1992.

Enciclopedia Salvat, Cienciay Tecnología. Tomo 12 y 14. Salbat Editores, S.A.Primera Edición. Barcelona, 1964.

Mott, Robert. "Mecánica de los Fluidos". Cuarta Edición. Prentice Hall. México, 1996.

Vargas, Juan Carlos. "Manual de Mecánica para no Mecánicos". IntermediosEditores. Colombia, 1999.

http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos901/nuevas-tecnologias-edicion-montaje/nuevas-tecnologias-edicion-montaje.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/newton-fuerza-aceleracion/newton-fuerza-aceleracion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/admuniv/admuniv.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/fciencia/fciencia.shtml

http://www.viajeros.com/hoteles/barcelona_espana.htm

http://www.monografias.com/trabajos/histomex/histomex.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/verpro/verpro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/verpro/verpro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/histomex/histomex.shtml

http://www.viajeros.com/hoteles/barcelona_espana.htm

http://www.monografias.com/trabajos10/fciencia/fciencia.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/admuniv/admuniv.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/newton-fuerza-aceleracion/newton-fuerza-aceleracion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos901/nuevas-tecnologias-edicion-montaje/nuevas-tecnologias-edicion-montaje.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtml

Documents

Medidores en Tuberias(Venturi,Orificio Fijo)