Medicion comparativa, Ejercicios de Mecánica de Fluidos

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LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS II

MEDICION COMPARATIVA

PRACTICA 4

MEDICION COMPARATIVA

Objetivo Determinar experimentalmente el gasto másico y las pérdidas que se tienen en un dispositivo compuesto de un tubo Venturi, placa con orificio y rotámetro; y trazar sus graficas en relación al gasto másico que obtenemos por medio del Banco Hidráulico. Marco Teórico El tubo Venturi. El Tubo Venturi lo crea el físico e inventor italiano Giovanni Battista Venturi (1746–1822), fue profesor en Módena y Pavía, en Paris y Berna, ciudades donde vivió mucho tiempo, estudió teorías que se relacionan con el calor, óptica e hidráulica, en éste último campo descubre el tubo que lleva su nombre, “tubo Venturi”. Según él, el tubo es un dispositivo para medir el gasto del fluido, es decir, la cantidad de flujo por unidad de tiempo, a partir de una diferencia de presión que existe entre el lugar por donde entra la corriente y el punto, calibrable de mínima sección del tubo, en donde su parte ancha final actúa como difusor. Definición “El Tubo Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. En esencia, consta de una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro ó instrumento registrador en la garganta se mide la caída de presión y hace posible calcular el caudal instantáneo”. Este elemento primario de medida se inserta en la tubería como un tramo de la misma, se instala en todo tipo de tuberías mediante bridas de conexión adecuadas. El Venturi tiene una sección de entrada de diámetro igual al diámetro de conducción de la tubería a la cual se conecta. La sección de entrada conduce hacia un cono de convergencia angular fija, terminando en una garganta de un diámetro más reducido, se fabrica exactamente según las dimensiones que establece su cálculo, la garganta se comunica con un cono de salida o de descarga con divergencia angular fija, cuyo diámetro

efectivo entre la placa y el flujo, cualquier rebaba, ó distorsión del orificio ocasiona un error del 2 al 10% en la medición, además, se le suelda a la placa de orificio una oreja, para marcar en ella su identificación, el lado de entrada, el número de serie, la capacidad, y la distancia a las tomas de presión alta y baja. En ocasiones a la placa de orificio se le perfora un orificio adicional en la parte baja de la placa para permitir el paso de condensados al medir gases, y en la parte alta de la placa para permitir el paso de gases cuando se miden líquidos. Rotametro Los rotámetros o flujómetros son instrumentos utilizados para medir caudales, tanto de líquidos como de gases que trabajan con un salto de presión constante. Se basan en la medición del desplazamiento vertical de un “elemento sensible”, cuya posición de equilibrio depende del caudal circulante que conduce simultáneamente, a un cambio en el área del orificio de pasaje del fluido, de tal modo que la diferencia de presiones que actúan sobre el elemento móvil permanece prácticamente constante. La fuerza equilibrante o antagónica en este tipo de medidores lo constituye la fuerza de gravedad que actúa sobre el elemento sensible construido por lo general de forma cilíndrica con un disco en su extremo, y provisto de orificios laterales por donde circula fluido que inducen una rotación alrededor de su eje para propósitos de estabilidad y centrado. Existen también elementos sensibles de forma esférica, utilizados por lo general para medición de bajos caudales que carecen de rotación. El rotámetro en su forma más simple consta de un tubo de vidrio de baja conicidad, en cuyo interior se encuentra el elemento sensible al caudal que circula por el tubo, al cual se denomina “flotador”. Bajo la acción de la corriente de líquido o gas el flotador se desplaza verticalmente, e indica sobre una escala graduada directamente el caudal circulante, o un

altura que sirve como dato de entrada para determinar el caudal en una curva o gráfico de calibración que debe obtenerse experimentalmente. El principio de funcionamiento de los rotámetros se basa en el equilibrio de fuerzas que actúan sobre el flotador. En efecto, la corriente fluida que se dirige de abajo hacia arriba a través del tubo cónico del rotámetro, provoca la elevación del flotador hasta una altura en que el área anular comprendido entre las paredes del tubo y el cuerpo del flotador, adquiere una dimensión tal que las fuerzas que actúan sobre el mismo se equilibran, y el flotador se mantiene estable a una altura que corresponde a un determinado valor de caudal circulante. Las fuerzas que actúan sobre el flotador son tres y de naturaleza distinta:

• Fuerza de origen aerodinámico o resistencia aerodinámica, D actuando hacia arriba.
• Fuerza de Arquímedes o empuje hidrostático, E también actuando hacia arriba.
• Fuerza gravitatoria o peso W actuando hacia abajo. Desarrollo de la Práctica

a) Gasto másico del banco hidráulico b) Tubo de Venturi Perdidas de carga a) Medidor de Venturi c) Rotametro

d) Difusor