pratcia de hidraulica de tubo venturi

INTRODUCCIÓN TEORICA

El principio del tubo Venturi se debe al físico italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822), si bien su aplicación práctica como instrumento de medida del caudal no llegó hasta mucho tiempo después, con el norteamericano Clemens Herschel (1842- 1930). Un tubo Venturi, como el mostrado en la Figura 1, consiste en un tubo corto con un estrechamiento de su seccióntransversal, el cual produce un aumento de la velocidad del fluido y por consiguiente, puesto que la conservación de la carga expresada por el teorema de Bernoulli debe satisfacerse, una disminución de la altura piezométrica. El estrechamiento va seguido por una región gradualmente divergente donde la energía cinética es transformada de nuevo en presión con una inevitable pequeña pérdida porfricción viscosa. La caída de presión puede relacionarse con el caudal de fluido que circula por el conducto, a partir de la ecuación de continuidad (caudal constante en cualquier sección de la conducción) y de la ecuación de Bernoulli (conservación de la energía mecánica).



Aplicando el teorema de Bernoulli entre los puntos 1, en la entrada, y 2, en la garganta del tubo Venturi de laFigura 1, se obtiene:




Si el Venturi se encuentra situado en posición totalmente horizontal, las alturas de posición de los puntos 1 y 2 son iguales, es decir 1 2 z = z , y estos términos se cancelan en la ecuación (1), pero si el tubo Venturi está inclinado, como se muestra en la Figura 1, las alturas de posición son diferentes, z1 ≠ z2 .



Por otra parte, v1 y v2 pueden considerarsecomo las velocidades medias en la sección correspondiente del tubo Venturi, y como el flujo se desarrolla en régimen permanente y el fluido es incompresible, la ecuación de continuidad establece que:


Sustituyendo la expresión (2) en la ecuación (1), se obtiene:



y, por tanto, el caudal se calcula como:



En consecuencia con un tubo Venturi el problema de medir un caudal se reducea la medida de las presiones p1 y p2, pues el resto de variables presentes en la ecuación (4) son dimensiones geométricas fijas para cada caso. En concreto es suficiente la medida de la presión diferencial 1 2 p − p , por ejemplo mediante un manómetro piezométrico en U, como el mostrado en la Figura 1, con un líquido no miscible con el fluido que circule por la conducción. Si éste es un gas, en elmanómetro se puede usar agua; si circula agua, en el manómetro se puede usar mercurio.

Estrictamente, el resultado de la ecuación (4) es válido, como la ecuación de Bernoulli, para flujos ideales en los que los efectos de la fricción son despreciables. En los tubos Venturi reales, la fricción, aunque pequeña, está presente, de modo que la caída de presión 1 2 p − p medida en el manómetrodiferencial es debida al aumento de energía cinética en la garganta, pero también a una pequeña pérdida de carga. Por tanto los caudales obtenidos con la ecuación (4) tienden a ser ligeramente mayores que los caudales reales, y por ello se introduce un factor de corrección, denominado coeficiente de descarga o de derrame, Cd (ecuación 5). En cada caso habrá de calibrarse el Venturi para obtener elvalor adecuado de este coeficiente. Para un tubo Venturi convencional Cd suele adoptar valores en el rango 0.90-0.96.




Los tubos Venturi resultan ser medios simples y precisos para medir caudales en conductos. Frente a los otros medidores de la categoría de estrechamiento en conductos (orificios y toberas), los Venturi presentan la
ventaja adicional de inducir una pérdida de cargacomparativamente más pequeña, gracias a que las transiciones en el área de la sección de paso se hacen gradualmente. Ello es especialmente destacable en lo que se refiere al tramo difusor o divergente, situado en la zona posterior a la garganta del Venturi. Se trata de un tramo troncocónico con un ángulo de apertura muy suave (~7º), con lo que se busca la expansión progresiva de la corriente de fluido...