Laboratorio Venturimetro

INTRODUCCIÓN

El efecto venturi o tubo venturi consiste en que un fluido dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad después de pasar por una zona de sección menor. El tubo venturi permite crear una diferencia de presiones entre dos puntos y así el posible determinar el caudal que en un constante dado circula por un conducto a presión, en este laboratorio locomprobaremos experimentalmente.

MARCO TEÓRICO

El tubo venturi es un dispositivo inicialmente diseñado para medir la velocidad de un fluido aprovechando el efecto venturi. Sin embargo, algunos se utilizan para acelerar la velocidad de un fluido obligándole a atravesar un tubo estrecho en forma de cono. La aplicación clásica de medida de velocidad de un fluido consiste en tubo formado por dossecciones cónicas unidas por u tubo estrecho por el que el fluido se desplaza consecutivamente a mayor velocidad. La presión en el tubo venturi puede medirse por un tubo vertical en forma de U conectando la región ancha y la canalización estrecha.
El tubo venturi consta de una sección inicial con el mismo diámetro que el de la tubería en que se va a realizar su instalación, una sección cónicaconvergente, una garganta cilíndrica donde se instala uno de los piezómetros y una sección cónica divergente gradual, hasta alcanzar nuevamente el diámetro original de la tubería. El otro piezómetro está instalado un poco antes de la sección cónica convergente, en el inicio del venturímetro.
Es posible determinar una diferencia de presiones entre la sección inicial del tubo y la sección máscontraída, en la garganta, conectando un manómetro diferencial entre estos dos puntos.
El tamaño del medidor venturi se da con el diámetro de la tubería en la cual se va a instalar el dispositivo y con el diámetro de la garganta.
En el venturímetro, el planteamiento de la ecuación de Bernoulli las presiones en la sección aguas arriba y en la garganta son presiones reales y las velocidades sonvelocidades teóricas. En forma general, conZ1 y Z2 las alturas de posición en las secciones 1 y 2 respecto a un nivel de referencia cualquiera, la ecuación de Bernoulli resulta ser:
Z1+P1ϒ+V122g=Z2+P2ϒ+V222g

Ecuación de continuidad:
V1=V2*A2A1
h=Z1+P1ϒ-(Z2+P2ϒ)
Obtenemos:
V2t=Cv*2*g*h1-(A2A1)2
Donde Cv es el coeficiente para corregir los errores cometidos al suponer que setrata de un fluido ideal,es decir, no tener en cuenta las pérdidas de energía y asumir cómo 1 el factor de corrección de la energía cinética.
Expresión del caudal real:
Q=Cv*A2*2*g*h1-(A2A1)2
Q=Cd*A22*g*h
Donde,
Cv=Coeficiente de descarga, que se ha expresado en función de Cp y de la relación de los diámetros característicos del venturímetro.

Calibración Venturímetro
Generalmente para el rango de caudales enque se va a utilizar el venturímetro se acostumbra a presentar su calibración mediante una gráfica Q vs h, o mediante la ecuación:
Q=Khn
Donde K es el coeficiente experimental, h es la diferencia de presiones o la lectura manométrica y n es un exponente que teóricamente debería tomar el valor de ½.

Descripción del Sistema
El esquema disponible para el estudio del venturímetro es el siguiente* Tubo Venturi de (2,54 cm x 1,59 cm) en acrílico transparente a lo largo del cual se hallan instalados nueve tubos piezométricos.
* Manómetro diferencial de mercurio.
* Sistema de control para utilizar los tubos piezométricos o el manómetro diferencial.
* Válvulas de compuerta antes y después del sistema.
* Tanque para la medida volumétrica del caudal.
* Cronómetro.
*Termómetro.

PROCEDIMIENTO
1. Hacer circular el caudal por el sistema, determinar su magnitud, observar y analizar detenidamente la línea piezométrica y, con base en la información disponible, dibujar la línea de energía.
2. Se debe hacer la calibración del medidor Venturi:

a. Se deben tomar diez caudales, iniciando con caudales pequeños.
b. Por cada caudal medido, leer...