Aplicacion del tubo de Venturi y del tubo de Pitot PDF

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Practica de laboratorio de ingenieria fluidomecanica en ingenieria industrial...

Description

     

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Aplicación del tubo de Venturi y del tubo de Pitot 

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

PrácticadelaboratoriodeIngenieríaFluidomecánica



 



DEPARTAMENTODEINGENIERÍAENERGÉTICAYFLUIDOMECÁNICA  Curso2011/2012 

Aplicación del tubo de Venturi y del tubo de Pitot Práctica de laboratorio de Ingeniería Fluidomecánica Introducción. El objetivo de esta práctica es el manejo de algunos de los dispositivos más comunes utilizadosparamedirelcaudalolavelocidadde una corrientelíquida:un tubodeVenturiy untubodePitot.Seutilizaráunsistemavolumétricoparadeterminarelcaudalreal(patrón). Se hace pasar el mismo caudal por los dos aparatos a la vez para medirlo por diferentes métodos. El sistema de trabajo consistirá en ajustar los ceros de todos los aparatos en reposo,abrirlaválvuladelaguayanotarlasmedidas delosdiferentessistemas, rellenando lascorrespondientestablas.

Medida del caudal con tubo de Venturi y tubo de pitot Teoría AplicandolaecuacióndeBernoullientredossecciones de diferente diámetro del tubo Venturi, en posición horizontal:

h1

h2

2

P1 v 21 P2 v 2  + = +  2  2

z

Porlaecuacióndecontinuidad,elcaudalvienedadopor:

Aplicación del tubo de Venturi y del tubo de Pitot | Curso 2011/2012

Q=

F IGURA 1: E SQUEMA V ENTURI

P2, v2

DE UN

Considerando que el fluido cumple la teoría ideal, la presiónesconstante encadaseccióntransversalysepuedecalcularmediantelaalturade agua en el tubo vertical, siendo: Pi = Patm  agua .g.hi  agua.g.z  (se utiliza agua,porquees el fluidodelostubos).Ladistancia z desdela base decadatubohastaelejedelVenturiesla mismaparatodoslostubos. Sustituyendo las expresiones del caudal y de la presión en la ecuación de Bernoulli, se obtieneelcaudalteóricoqueatraviesaeltubodeVenturienfuncióndeladiferenciadealturas entredossecciones: Qt =

. D22 2g.( h1 - h2 ) .  4 D 4 1- ( 2 ) D1

Porlotanto,midiendolasalturasde presiónestáticah1yh2,se puedeconocer el caudalque atraviesaeltubodeVenturi,suponiendoquenoexistenpérdidas deenergíay que elfluidose comportacomoideal.



1

 D21  D22 v1 = v2  4 4

P 1 , v1



Considerandoquepueden existirpérdidas decargaen eltubo,sedefine uncoeficiente de descargaCvparacuantificarlas,deformaqueelcaudalrealqueatraviesaeltuboserá: Q real  C v 

  D22 2g( h1 - h2)   4 4 D 2  1 -    D1 

Aunque Cv varía con el número de Reynolds, a partir de un cierto valor de dicho número se puedesuponerconstante. Otra forma de determinar la velocidad del fluido es utilizar un tubo de Pitot que permite determinar la velocidad del fluido aguas arriba del tubo, midiendo la altura de presión que produce. En la Figura 2 se muestra un tubo de Pitot colocado en el interior de la seccióndeensayo. La velocidad del fluido en A es cero. Aplicando la ecuación de Bernoulli en la línea de corriente que muereenA:

h8 h6

z A v6 tubo de Pitot

v 26

P6 P   gz 6  A  gz A  2  



F IGURA 2:  T UBODE P ITOT 

ComoelfluidodentrodelPitotestáenrepososepuede aplicarfluidostáticayobtenerlapresióntotaloderemansoPA: P A  Patm   agua gh 8  agua gz 

v 6 = 2g( h8 - h 6 ) 

ElcaudalquemideeltubodePitotes: Q pitot 



D 26 v6  4

Aplicación del tubo de Venturi y del tubo de Pitot | Curso 2011/2012

SustituyendolaexpresiónanterioryladeP6enlaecuacióndeBernoulliydespejandov6:

2

Práctica Práctica.. Modelo 1. 1) Comprobar que el sistema está horizontal y la válvula de la bomba cerrada. 2) Llenar de agua los tubos de los manómetros poniendo la bomba en marcha y abriendo la válvula. 3) Variar la apertura de la válvula de la bomba para variar el caudal suministrado, midiendo las alturas de los tubos para cada caudal suministrado. Realizar la toma de datos para 3 caudales diferentes. Los caudales reales se determinan por medida del volumen acumulado de líquido en un intervalo de tiempo. Para cada caudal real de agua, existirán 7 medidas de alturas de presión, las 6 primeras de altura de presión estática en cada sección de ensayo (secciones 1 a 6), y la medida del punto 8 que es la altura de presión de remanso realizada en el tubo de Pitot. TUBO Nº

D (mm)

Aplicación del tubo de Venturi y del tubo de Pitot | Curso 2011/2012

medida 1 25.0 14.6 12.4 11.3 10.6 10.0 -

Caudal real

V (l) t (s) Qreal

medida 3

Resultados Para cada medida de caudal con el Venturi, hacen falta, como se ha visto, las medidas en dos secciones distintas, por lo tanto para cada caudal se obtienen cinco medidas diferentes, usando los tubos 1 y 6; 2 y 6; 3 y 6; 4 y 6; 5 y 6.  Calcular el coeficiente de descarga Cv del tubo de Venturi. Rellenar el cuadro siguiente: TUBOS medida 1

Qteórico medida 2

medida 3

1y6 2y6 3y6 4y6 5y6 tubo Pitot (6 y 8) Qteórico medio Qreal (volúmétrico) Cv medio

Cv Venturi

 Realizar la calibración del tubo de Pitot. Representar gráficamente el Qpitot frente al Qreal.  Representar gráficamente Cv = f(Re) donde Re viene dado por: Re = 

3

1 2 3 4 5 6 8

hi (mm) medida 2



vD 4Qreal   D 

Práctica Práctica.. Modelo 2. 4) Comprobar que el sistema está horizontal y la válvula de la bomba cerrada. 5) Llenar de agua los tubos de los manómetros poniendo la bomba en marcha y abriendo la válvula. 6) Variar la apertura de la válvula de la bomba para variar el caudal suministrado, midiendo las alturas de los tubos para cada caudal suministrado. Realizar la toma de datos para 3 caudales diferentes. Los caudales reales se determinan por medida del volumen acumulado de líquido en un intervalo de tiempo. Para cada caudal real de agua, existirán 7 medidas de alturas de presión, las 6 primeras de altura de presión estática en cada sección de ensayo (secciones 1 a 6), y la medida del punto 7 que es la altura de presión de remanso realizada en el tubo de Pitot. D (mm) medida 1 1 2 3 4 5 6 7

10.4 10.5 10.6 11.2 13.6 18.2 -

Caudal real

V (l) t (s) Qreal

hi (mm) medida 2

medida 3

Resultados Para cada medida de caudal con el Venturi, hacen falta, como se ha visto, las medidas en dos secciones distintas, por lo tanto para cada caudal se obtienen cinco medidas diferentes, usando los tubos 1 y 2; 1 y 3; 1 y 4; 1 y 5; 1 y 6.  Calcular el coeficiente de descarga Cv del tubo de Venturi. Rellenar el cuadro siguiente: TUBOS medida 1

Qteórico medida 2

medida 3

1y2 1y3 1y4 1y5 1y6 tubo Pitot (1 y 7) Qteórico medio Qreal (volúmétrico) Cv medio

Cv Venturi

 Realizar la calibración del tubo de Pitot. Representar gráficamente el Qpitot frente al Qreal.  Representar gráficamente Cv = f(Re) donde Re viene dado por: Re =



vD 4Qreal  .  D 

Aplicación del tubo de Venturi y del tubo de Pitot | Curso 2011/2012

TUBO Nº

4...