Tubo pitot

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Universidad de Navarra Escuela Superior de Ingenieros Nafarroako Unibertsitatea Ingeniarien Goi Mailako Eskola

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

Práctica de Laboratorio 1

CAUDALÍMETROS Y TUBO DE PITOT

CAMPUS TECNOLÓGICO DE LA UNIVERSIDAD DE NAVARRA. NAFARROAKO UNIBERTSITATEKO CAMPUS TEKNOLOGIKOA Paseo de Manuel Lardizábal 13. 20018 Donostia-San Sebastián. Tel.: 943 219 877 Fax: 943311 442 www.tecnun.es arivas@tecnun.es/gsanchez@tecnun.es

© Alejandro Rivas & Gorka Sánchez 2007-2008 Campus Tecnológico de la Universidad de Navarra (TECNUN)

CAUDALÍMETROS Y TUBO DE PITOT
1 DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA
En la presente práctica se va a estudiar el funcionamiento de los Caudalímetros de Presión Diferencial y del Tubo de Pitot. Respecto a los primeros, para los tres tiposexistentes en el banco de ensayo, (placa de orificio, tobera y tubo de Venturi) se obtendrá experimentalmente el valor de su coeficiente de derrame, CD, y se analizará la variación de este último con el número de Reynolds. Dicha variación se comparará con la proporcionada por la bibliografía. Con el Tubo de Pitot se medirá la velocidad de un flujo turbulento y completamente desarrollado en el eje deuna tubería de sección circular. El valor obtenido se comparará con el proporcionado por la bibliografía. En esta práctica se van a realizar medidas de caudal y diferencia de presiones. Para conocer el caudal que está circulando por el banco se medirá mediante un cronómetro el tiempo que tarda en pasar a través de un Contador Woltmann un determinado volumen de líquido. El contador que se va autilizar tiene una resolución de 1 litro. Las medidas de presión se realizarán a través de tomas o aberturas piezométricas practicadas en el banco que se conectarán a un manómetro de columna Agua-Aire cuyo esquema se observa en la siguiente figura. Los manómetros empleados tienen una resolución de 0.001 m.c.a.

Figura 1. Manómetro de Columna Agua-Aire

CAUDALÍMETROS Y TUBO DE PITOT-1

Área deIngeniería Térmica y de Fluidos Campus Tecnológico de la Universidad de Navarra

2

FUNDAMENTOS

2.1 Caudalímetros de Presión Diferencial
El fundamento de los caudalímetros de presión diferencial o aparatos deprimógenos es producir una caída de presión estática que está relacionada con el caudal volumétrico de fluido que circula a través de ellos. Esta caída de presión se consigue medianteuna obstrucción al flujo en el conducto que acelera el fluido (Figura 2).
1 G 2 3 hL

L.E L.P v 2/2g 2 P1/ p3/ p2/ D v1 d

v32/2g

v2

Figura 2. Flujo en la obstrucción de un conducto

Si se aplican las ecuaciones de continuidad y energía (Bernoulli) entre la sección 1 de la Figura 2, aguas arriba de la obstrucción, y la sección 2 aguas abajo de la misma, donde la vena líquida se hacontraído al mínimo y la velocidad del fluido es máxima, se tendrá: v 1 ⋅ A1 = v 2 ⋅ A2 Ec. 1 1 1 2 2 ⋅ (p 2 − p1 ) + ⋅ v 2 − v 1 + (hL )12 = 0 Ec. 2 γ 2g

(

)

Despejando la velocidad en el conducto en la ecuación de la continuidad quedará como: A v1 = v 2 ⋅ 2 Ec. 3 A1 Sustituyendo la Ec. 3 en la ecuación de la energía se obtiene: 1 1 2 2 ⋅ (p 2 − p1 ) + ⋅ v 2 ⋅ 1 − (A2 A1 ) + (hL )12 = 0 γ 2g[

]

Ec. 4

Haciendo la aproximación de despreciar las pérdidas de energía que existen entre la sección 1 y la 2 es posible despejar la velocidad v2 como:  2 ⋅ (p1 − p 2 ) ρ   v2 =   1 − (A A )2  2 1  
El caudal vendrá expresado como:
12

Ec. 5

2-CAUDALÍMETROS Y TUBO DE PITOT

Laboratorio de Mecánica de Fluidos. Caudalímetros y Tubo de Pitot.

 2 ⋅ (p1 − p 2 ) ρ  Q = A2 ⋅ v 2 = A2 ⋅   1 − (A A )2  2 1  

12

Ec. 6

Aunque el área de la vena líquida en 2 es menor que el área de la obstrucción AG, como aproximación se puede considerar: A2 ≅ AG Ec. 7 Con lo que el caudal quedará de la forma:

 2 ⋅ (p1 − p 2 ) ρ   Q = AG ⋅ v 2 = AG ⋅   1 − (A A )2  1 G  

12

Ec. 8

Suponiendo que tanto la sección del conducto como la de la...
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