Calibración Tubo Venturi

Informe de Laboratorio No. 4 Tubo Venturi, Orificio y Tobera

Ioska Jesús Torres Amaya
ijtorresa@unal.edu.co
Juan Carlos Rivera
jcriveras@unal.edu.co


Objetivos
Presentar los procedimientos a seguir en la calibración de un tubo Venturi como dispositivo aforador.
Comparar el valor del coeficiente de descarga obtenido por el tubo Venturi con aquellos reportados en la literatura.Medir la distribución de presiones a lo largo de un tubo Venturi y compararlo con aquella obtenida para el caso sin fricción.
Calcular la energía a lo largo de un tubo Venturi a partir de las mediciones de presión y de caudal y compararla con aquella cuando se ignora la presión a lo largo del tubo.
Comparar la perdida de carga generada en un Tubo Venturi, tobera y orificio.
Descripción de losensayos
Calibración del Tubo Venturi

En un sistema de tuberías en el laboratorio se instaló un Tubo Venturi. Para calibrarlo se localizó un punto en la entrada de este (VA) al cual se le midió la presión absoluta por medio de un manómetro diferencial de mercurio. Luego, utilizando el mismo manómetro se tomaron valores de presión (con respecto a VA) en un punto localizado en la garganta del tubopara diferentes caudales. Por último, se realizó una regresión lineal de la forma Q=mZ donde Z= Δh 0.5 , donde del valor de la pendiente se utilizó para obtener el valor del coeficiente de descarga Cd del tubo Venturi.

Distribuciones de Presiones y Energía a lo largo del Tubo Venturi (Solo para Qmax)

Se definieron puntos a lo largo del Tubo Venturi (con respecto a VA) y se midió lapresión en cada uno de ellos utilizando el mismo sistema de medida descrito en el párrafo anterior. Luego, para conocer las áreas asociadas a cada punto se hizo la relación de triángulos semejantes (teniendo como datos el diámetro en la entrada del tubo y en la garganta, como también las distancias entre V1 y el resto de puntos), todo esto con el objeto de conocer las distribuciones de presiones yenergía experimentales y teóricas a lo largo del tubo Venturi.

Tobera y Orificio

Para encontrar los coeficientes de descarga para la Tobera, el Orificio y el tubo Venturi, se midieron 3 caudales para los dos primeros y 8 para el último, con sus respectivas diferencias de presión entre puntos aguas arriba y abajo, y mediante la siguiente expresión K=Q/(A*(2g*S_HG- 1)* ∆h )0.5 se obtiene talcoeficiente (varios para cada dispositivo). Luego, para compararlos se grafica K vs Re donde Re es el número de Reynolds evaluado con el diámetro del dispositivo.

Nota: se obtienen números de k para cada dispositivo como numero de caudales tomados

Cálculos y resultados

1. Calibración del Tubo Venturi

Para un volumen de control que va desde la entrada del tubo hasta la garganta, porconservación de masa y energía se tiene que (ignorando la fricción):

Q=C_d (A_t A_g)/√(A_t^2-A_d^2 ) √(2g(ρ_Hg/ρ_H2O -1) )* √∆h (1)

Los datos para este procedimiento se muestran en la tabla 1 y 2

Tabla 1. Datos necesarios para cálculos

Aceleración De Gravedad, g (m/s2) 9,81
ρH2O, Kg/m3 1000
ρHg, Kg/m3 13600
Diámetro VA, D (m) 0,1016
Diámetro Garganta, d (m) 0,0508Conocido el valor del diámetro del Tubo en la entrada y en la garganta, tenemos que

A_t=0,0081 m^2
A_g=0,0020 m^2

Tabla 2. Datos obtenidos en el laboratorio

Izquierda (m) Derecha (m) ∆h (m) ∆h^0,5(m) Q (m3/seg)
0,8080 0,4400 0,3680 0,6066 0,0200
0,7710 0,4790 0,2920 0,5404 0,0179
0,7400 0,5090 0,2310 0,4806 0,0160
0,7150 0,5340 0,1810 0,4254 0,0143
0,6800 0,5700 0,1100 0,3317 0,01140,6500 0,6020 0,0480 0,2191 0,0078
0,6410 0,6120 0,0290 0,1703 0,0063

Haciendo una regresión lineal de la forma y=mx tenemos La grafica que se muestra a continuación:




Gráfico 1. Regresión lineal ∆h 0.5 vs Q

De donde se tiene que:
m=0,0335 m^2/s
Correlación=0,9949
El valor m del ajuste nos está diciendo que cada vez que aumentamos la presión en un metro columna de Hg, el...