Informe 4 Fluidos

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COLOMBIA-SEDE MEDELLIN
MECANICA DE FLUIDOS- SEMESTRE 01/2014
PRACTICA No 4: CALIBRACIÓN DEL TUBO VENTURI Y TOBERA

1. DESCRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO
El Tubo de Venturi es un dispositivo utilizado para la medición de caudales, este 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. Lapresión 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.
En el laboratorio se hicieron las mediciones para calcular el coeficiente de descarga, la distribución de presiones y la línea de energía de la siguiente forma: se localizó un punto aguas arriba de laentrada al Venturi (punto VA), a este punto se le midió la presión absoluta por medio de un manómetro diferencial, con mercurio como fluido manométrico, para cada uno de los caudales utilizados en la calibración. Luego, utilizando el mismo manómetro diferencial, se mide la presión manométrica (con respecto a VA) de un punto localizado en la garganta del tubo Venturi. Esta presión, en columna defluido manométrico, se utiliza para realizar una regresión lineal sin intercepto, donde a partir del valor de m se estima el valor del coeficiente de descarga del Tubo Venturi (Guía de Laboratorio).


Figura 1. Medición de las diferencias de Presiones en VA respecto a cualquier punto i, usando un manómetro diferencial

2. DATOS

Para llevar a cabo la correcta realización de los cálculos requeridos,fue necesario tener en cuenta los datos presentados en las siguientes tablas. La tabla 1 nos muestra las dimensiones del tubo Venturi, en la entrada y en la garganta, así como las respectivas densidades de los líquidos piezométricos (agua y mercurio). En la tabla 2 y 3 se presentan las mediciones para el tubo Venturi, la tobera.
Tabla 1. Datos generales para la práctica.
DATOS
Dt (m)
0.1016
Dg (m)0.0508
At (m2)
0.0081
Ag (m2)
0.0020
g (m/s2)
9.7800
ρHg (kg/m3)
13600.0000
ρH2O (kg/m3)
1000.0000

Tabla 2. Datos para la tobera
Calibración Tobera
Q medida [L/s]
Entrada [m]
Salida [m]
∆h [m]
Q (m^3/s)
13
0.642
0.945
0.303
0.013
12.9
0.645
0.943
0.298
0.0129
10.6
0.702
0.889
0.187
0.0106
9.8
0.718
0.875
0.157
0.0098
9.1
0.731
0.860
0.129
0.0091
6.5
0.769
0.828
0.059
0.0065


Tabla 3. Medicionespara el tubo Venturi
CALIBRACIÓN VENTURI
Q (L/s)
Δh (cm)
Q (m³/s)
Δh1/2 (m)
23.5000
49.2000
0.0235
0.7014
22.4000
44.5000
0.0224
0.6671
21.6000
41.4000
0.0216
0.6434
20.6000
37.2000
0.0206
0.6099
19.6000
33.6000
0.0196
0.5797
18.4000
29.1000
0.0184
0.5394
16.8000
24.3000
0.0168
0.4930
15.3000
19.8000
0.0153
0.4450
13.6000
15.0000
0.0136
0.3873
9.9000
7.4000
0.0099
0.2720


3. CALCULOS Y ANALISISDE RESULTADOS

a. CALIBRACIÓN DEL TUBO VENTURI
Aplicando los principios de conservación de la energía y de masa para un volumen de control, que se extiende desde la entrada del tubo Venturi y hasta la garganta de él, se puede demostrar que el caudal que pasa por el sistema, ignorando la fricción, es (Guía de Laboratorio) :


Dónde:
At: Área de entrada al Venturi
Ag: Área de la garganta delVenturi
: Densidad del fluido manométrico
: Densidad del fluido que va por la tubería
: Diferencia de presiones
Cd: Coeficiente de descarga
Ahora se quiere determinar el coeficiente de descarga, utilizando los datos registrados en la tabla 1, para la calibración del tubo Venturi. Haciendo una regresión lineal de la forma y=mx, donde y es el caudal y Z es , se obtiene la gráfica que se muestra acontinuación:

Figura 2. Regresión lineal 0.5 vs Q.
De donde se tiene que los estadísticos más importantes del ajuste lineal son:





El valor del ajuste nos está diciendo que cada vez que aumentamos la presión en un metro columna de Hg, el caudal crece en 0.0339 m3 /s. El coeficiente de correlación tan cercano a la unidad nos está diciendo que se obtuvo un buen ajuste para los datos experimentales,...