LA PLACA DE ORIFICIO La placa de orificio es el elemento primario para la medición de flujo más sencillo, es una lamina plana circular con un orificio concéntrico, excéntrico ó segmentado y se fabrica de acero inoxidable, la placa de orificio tiene una dimensión exterior igual al espacio interno que existe entre los tornillos de las bridas del montaje, el espesor del disco depende del tamaño de la tubería y la temperatura de operación, en la cara de la placa de orificio que se conecta por la toma de alta presión, se coloca perpendicular a la tubería y el borde del orificio, se tornea a escuadra con un ángulo de 90 0 grados, al espesor de la placa se la ace un biselado con un caflán de un ángulo de !" grados por el lado de baja presión, el biselado afilado del orificio es muy importante, es prácticamente la #nica línea de contacto efecti$o entre la placa y el flujo, cualquier rebaba, ó distorsión del orificio ocasiona un error del % al &0' en la medición, además, se le suelda a la placa de orificio una oreja, para marcar en ella su identificación, el lado de entrada, el n#mero de serie, la capacidad, y la distancia a las tomas de presión alta y baja( )n ocasiones a la placa de orificio se le perfora un orificio adicional en la parte baja de la placa para permitir el paso de condensados condensados al medir gases, y en la parte alta de la placa para permitir el paso de gases cuando se miden líquidos(
Placa de orificio, concéntrica, excéntrica y segmentada. segmentada.
*on las placas de orificio se producen las mayores perdidas de presión en comparación a los otros elementos primarios para medición de flujo más comunes, con las tomas de presión a distancias de % + y de diámetros antes y-o después de la placa se mide la perdida total de presión sin recuperación posterior( .e mide la máxima diferencial posible con recuperación de presión posterior y, con tomas en las bridas se mide una diferencial muy cerca de la máxima, también con recuperación r ecuperación de presión posterior( La exacta locali/ación de tomas de presión antes de la placa de orificio carece relati$amente de importancia, ya que la presión en esa sección es bastante constante( )n todas las relaciones de diámetros -d comerciales( esde + antes de la placa en adelante asta la placa, la presión aumenta gradualmente en una apreciable magnitud en relaciones d- arriba de 0("1 debajo de ese $alor la diferencia de presiones es despreciable( 2ero sí en la toma de alta presión, la locali/ación no es de mayor importancia, i mportancia, si lo es en la toma de baja presión, ya que existe una región muy inestable después de la $ena contracta que debe e$itarse1 es ésta la ra/ón por la que se recomienda colocarlas para tuberías a distancias menores de % pulgadas
de las tomas de placa( La estabilidad se restaura a diámetros después de la placa pero en este punto las presiones se afectan por una rugosidad anormal en la tubería(
Desventajas en el uso de la placa de orificio &( )s inadecu inadecuada ada en la medici medición ón de fluidos fluidos con con sólidos sólidos en suspen suspensión sión(( %( 3o con$iene con$iene su uso uso en medición medición de $apore $apores, s, se necesita necesita perforar perforar la parte parte inferior( inferior( 4( )l compo comporta rtami mien ento to en su uso con fluido fluidoss $isc $iscos osos os es errá erráti tico co ya que que la placa placa se calcula para una temperatura y una $iscosidad dada( !( 2rod 2roduc ucee las las mayo mayore ress pérd pérdid idas as de pres presió iónn en comp compar arac ació iónn con con otro otross elem elemen ento toss primarios de medición medición de flujos(
*uando el flujo pasa a tra$és de la placa de orificio, disminuye su $alor asta que alcan/a una área mínima que se conoce con el nombre de 5$ena contracta6, en las columnas sombreadas de la figura siguiente, el flujo llega con una presión estática que al pasar por el orificio, las pérdidas de energía de presión se traducen en aumentos de $elocidad, en el punto de la $ena contracta se obtiene el menor $alor de presión que se traduce en un aumento de $elocidad, en ese punto se obtiene la mayor $elocidad(
7ás delante de la $ena contracta, la presión se incrementa, se genera una perdida de presión constante que ya no se recupera, la diferencia de presión que ocasiona la placa de orificio permite calcular el caudal, el cual es proporcional a la raí/ cuadrada de la caída de presión diferencial(
de las tomas de placa( La estabilidad se restaura a diámetros después de la placa pero en este punto las presiones se afectan por una rugosidad anormal en la tubería(
Desventajas en el uso de la placa de orificio &( )s inadecu inadecuada ada en la medici medición ón de fluidos fluidos con con sólidos sólidos en suspen suspensión sión(( %( 3o con$iene con$iene su uso uso en medición medición de $apore $apores, s, se necesita necesita perforar perforar la parte parte inferior( inferior( 4( )l compo comporta rtami mien ento to en su uso con fluido fluidoss $isc $iscos osos os es errá erráti tico co ya que que la placa placa se calcula para una temperatura y una $iscosidad dada( !( 2rod 2roduc ucee las las mayo mayore ress pérd pérdid idas as de pres presió iónn en comp compar arac ació iónn con con otro otross elem elemen ento toss primarios de medición medición de flujos(
*uando el flujo pasa a tra$és de la placa de orificio, disminuye su $alor asta que alcan/a una área mínima que se conoce con el nombre de 5$ena contracta6, en las columnas sombreadas de la figura siguiente, el flujo llega con una presión estática que al pasar por el orificio, las pérdidas de energía de presión se traducen en aumentos de $elocidad, en el punto de la $ena contracta se obtiene el menor $alor de presión que se traduce en un aumento de $elocidad, en ese punto se obtiene la mayor $elocidad(
7ás delante de la $ena contracta, la presión se incrementa, se genera una perdida de presión constante que ya no se recupera, la diferencia de presión que ocasiona la placa de orificio permite calcular el caudal, el cual es proporcional a la raí/ cuadrada de la caída de presión diferencial(
)xisten dos tipos de placas de orificio segmentadas1 fijas y ajustables(
Orificio segmentado fijo: .e usa para medir flujos pequeños y es una combinación de orificio excéntrico y una parte segmentada, la parte concéntrica se diseña para obtener un diámetro del 9' del diámetro interior de la tubería, se usa para en la medición de flujos como son las pulpas y pastas, no es recomendable para líquidos de alta $iscosidad(
Orificio segmentado ajustable: )n este caso la relación entre el diámetro interior y exterior 80(%"0(":, se modifica por medio de un segmento mó$il, el cuerpo de la placa de orificio se fabrica con bridas de conexión similares a la de una $ál$ula, las guías son de acero al carbón, el material del segmento es de acero inoxidable, se utili/a en tuberías con $ariaciones de flujo del &0;& bajo $ariaciones de presión y temperatura considerables( La relación entre el flujo y la caída de presión es;
PLACA ORIFICIO La placa de orificio consiste en una placa perforada que se instala en la tubería, el orificio que posee es una abertura cilíndrica o prismática a tra$és de la cual fluye el fluido( )lori )lorifi fici cioo es norm normal ali/ i/ad ado, o, la cara caract cter erís ísti tica ca de este este bord bordee es que que el cor corro ro que que éste éste genera no toca en su salida de nue$o la pared del orificio( )l caud caudal al se pued pueded edet eter ermi mina narr por por medi medioo de las las lect lectura urass de pres presió iónn dife difere renc ncia iale les( s( os tom os tomasc ascone onectada tadass en la parte arte ante nterior rior y pos posteri terior or de la pla placa capta ptan esta esta presióndiferencial( La disp dispos osic ició iónn de las las tom tomas se pued pueden en obse obser$ r$ar ar con con mas clar clarid idad ad en la figu figura ra <
)l orif orific icio io de la plac placa, a, como como se mues muestr traa en la figu figura ra =, pued puedee ser; ser; conc concén éntr tric ico, o,
excéntrico
y
segmentada(
La placa concéntrica sir$e para líquidos( )xcé )xcént ntri rica ca para para los los gase gasess dond dondee los los camb cambio ioss de pres presió iónn impl implic ican an cond conden ensa saci ción ón(( *uando los fluidos contienen un alto porcentaje de gases disueltos( .egm .egmeenta ntada, da, partíc rtícul ulaas en susp suspeensió sión impl implic ican an turb turbul ulen enccias ias que lim limpiar piaráán 8pa 8paraqu raquee no se aglom lomeren eren part partíc ícuulas: las: el lado lado de alta lta pres resión ión e$ita $itanndo erro rrores res en lamedición( *on el fin fin de e$itar arras rastres res de sólidos o gases que pueda lle$ar el flu fluido, la placa incorpo rpora como se mencion iona anteriorme rmente un orificio de purga( )ntre los di$ersos perfiles de orificio que se utili/an, seg#n se muestra en la figura * , se pueden destacar los siguientes; de cantos $i$os, de cuarto de círculo y de entrada cónica(
7edidores
de
caudal
sólido ;
Los medido didore ress de cau caudal dal de sólid ólidoos perm permit iten en pesa pesarr cualq ualqui uieer mate ateria rial sec seco a gran ranel o gran ranula ulado, do, de diám diámeetro tro de asta sta %" mm, mm, en un ran rango de %00 %00 >g >g((- a %000 %000tt-( ( La medi medici ción ón pued puedee efec efectu tuar arse se en prod produc ucto toss con con dens densid idad ades es caud caudal ales es muy muy dife difere rent ntes es ; trig trigoo sopl soplad ado, o, mine minera rall de ier ierro ro,, los los pol$ pol$os os flui fluidi difi fica cado doss como como la ceni/ ceni/aa $ola $olant nte, e, y los los prod produc ucto toss pega pegajo joso soss con con posi posibi bilid lidad ad de depó depósit sito, o, como como las las $iru $iruta tass de torn torno( o( Los Los medi medido dore ress de caud caudal al sóli sólido do pued pueden en util utili/ i/ar arse se en aplic aplicac acio ione ness con con prod produc ucto toss tan tan di$e di$ers rsos os como como;; ceme cement nto, o, aren arena, a, carb carbón ón coqu coque, e, carb carbón ón,, cal, cal, trig trigo, o, arro arro/, /, ari arina na,, a/#c a/#car ar,, prod produc ucto toss alim alimen enti tici cios os para para anim animal ales es,, asti astill llas as de madera y $irutas de plástico( )l principio de funcionamiento es muy sencillo debido a que, el materia rial sólidoentra en el medidor de caudal por la placa de guía del caudal y pega en la placasensora, placasensora, generando una fuer/a mecánica y continua sin interrumpir el proceso o la producción( La fuer/a ori/ontal es con$erti rtida en una señal eléctric rica, controla roladda por la unidad electrónica utili/ada con el medidor de caudal, para la $isuali/ación del caudal instantáneo y de la cantidad de material totali/ada( La medición solo se basa en la fue fuer/a r/a ori/ ri/ontal de la fuer/a de imp impacto(
)ntrada más reciente )ntrada antigua 2ágina principal
ensores de Caudal
Datos personales arielsanue/a ?nstrumentacion y *laibracion @er todo mi perfil Ana placa de orificio es un dispositi$o utili/ado para medir la $elocidad de flujo( *ualquiera de una tasa de flujo $olumétrico o de masa se puede determinar, dependiendo de los cálculos asociados con la placa de orificios( .e utili/a el mismo principio como una boquilla @enturi, a saber, el principio de =ernoulli, que establece que existe una relación entre la presión del fluido y la $elocidad del fluido( *uando aumenta la $elocidad, la presión disminuye y $ice$ersa(
Descripci!n Ana placa de orificio es una placa delgada con un agujero en el centro( 3ormalmente se coloca en un tubo en el que fluye el fluido( *uando el fluido llega a la placa de orificio, el fluido es for/ado a con$erger para ir a tra$és del pequeño agujero1 el punto de máxima con$ergencia en realidad se produce poco después del orificio física, en el llamado punto de la $ena contracta( *omo lo ace, la $elocidad y los cambios de presión( 7ás allá de la $ena contracta, el líquido se expande y el cambio de $elocidad y presión, una $e/ más( 7ediante la medición de la diferencia en la presión del fluido entre la sección normal de la tubería y en la $ena contracta, las tasas de flujo $olumétrico y la masa pueden obtenerse a partir de la ecuación de =ernoulli(
"tili#a 2lacas de orificio son los más utili/ados para la medición continua del flujo de fluido en las tuberías( Bambién se utili/an en algunos pequeños sistemas flu$iales para medir $elocidades de flujo en los lugares donde el río pasa a tra$és de una alcantarilla o drenaje( .ólo un pequeño n#mero de ríos son apropiados para el uso de la tecnología ya que la placa debe quedar completamente sumergido es decir, el tubo de enfoque debe ser completo, y el río debe estar prácticamente libre de residuos(
Flujo incompresible a trav$s de un orificio
El flujo de gases a trav$s de un orificio )n general, la ecuación es aplicable sólo para flujos incompresibles( 2uede ser modificado mediante la introducción del factor de expansión para tener en cuenta la compresibilidad de los gases( es &,0 para fluidos incompresibles y se puede calcular para los gases compresibles(
C%lculo del factor de e&pansi!n )l factor de expansión, lo que permite el cambio en la densidad de un gas ideal, ya que se expande isoentrópicamente, está dada por; .ustituyendo la ecuación en la ecuación de caudal másico; y; y por lo tanto, la ecuación final para el flujo no obstruido de los gases ideales a tra$és de un orificio para $alores de menos de 0,%"; Asando la ley de los gases ideales y el factor de compresibilidad, se obtiene una ecuación práctico para el flujo no obstruido de los gases reales a tra$és de un orificio para $alores de menos de 0,%"; Cecordando que y Ana explicación detallada de flujo estrangulado y no aogada de los gases, así como la ecuación para el flujo obstruido de los gases a tra$és de orificios de restricción, está disponible en el flujo estrangulado( )l flujo de los gases reales a tra$és de orificios de placa delgada nunca llega a ser totalmente aogada( *unningam primero llamó la atención sobre el eco de que no se produ/ca el flujo estrangulado a tra$és de un orificio estándar, delgado, canteada( La tasa de flujo de masa a tra$és del orificio contin#a aumentando a medida que la presión aguas abajo se reduce a un $acío perfecto, aunque la tasa de flujo de masa aumenta lentamente a medida que se reduce la presión aguas abajo por debajo de la presión crítica(
P$rdida de carga permanente para fluidos incompresibles 2ara una placa de orificio cuadrado de punta con tomas de brida; donde; G 2érdida de carga permanente G caída de presión indicada en las tomas de brida
)l efecto 'enturi consiste en que un fluido en mo$imiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión cuando aumenta la $elocidad al pasar por una /ona de sección menor( )n ciertas condiciones, cuando el aumento de $elocidad es muy grande, se llegan a producir presiones negati$as y entonces, si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido de este conducto, que se me/clará con el que circula por el primer conducto( )ste efecto, demostrado en &F9F, recibe su nombre del físico italiano Hio$anni =attista @enturi 8&F!E&%%:(
(ndice • & )xplicación • % Bubo de @enturi • 4
E&plicaci!n )l efecto @enturi se explica por el 2rincipio de =ernoulli y el principio de continuidad de masa( .i el caudal de un fluido es constante pero la sección disminuye, necesariamente la $elocidad aumenta tras atra$esar esta sección( 2or el teorema de la conser$ación de la energía mecánica, si la energía cinética aumenta, la energía determinada por el $alor de la presión disminuye for/osamente( )fecti$amente,seg#n el principio de =ernoulli;
donde;
•
G $elocidad del fluido en la sección considerada(
•
G aceleración gra$itatoria, g G 9,& m-s%(
•
G presión en cada punto de la línea de corriente(
• •
es el peso específico 8 :( )ste $alor se asume constante a lo largo del recorrido cuando se trata de un fluido incompresible( G altura, en $ertical, sobre una cota de referencia(
• Los subíndices y indican que los $alores se toman en un punto & y en otro punto %, a lo largo de la conducción( )xpresado de este modo, cada uno de los sumandos tiene como dimensión una longitud, por lo que se consideran todos alturas; de presión y altura geométrica(
, altura de $elocidad,
, altura
< igualdad de los demás factores, y teniendo en cuenta el principio de continuidad, que expresa que al disminuir la sección en un conducto, aumenta la $elocidad del fluido que lo recorre, puede deducirse que, en un estrecamiento del conducto, si aumenta, necesariamente debe disminuir ( 2ero además, si el estrecamiento en el punto es tal, que la $elocidad sea suficientemente grande para que , para que se cumpla =ernoulli, la altura tendrá que ser negati$a y por tanto la presión( *uando por ésta o por otra circunstancia, la presión se iciera negati$a, en teoría traerá consigo la detención del mo$imiento del fluido o, si se introduce un tubo con otro fluido, este fluido sería aspirado por la corriente del primero( &
)ubo de 'enturi An tubo de @enturi es un dispositi$o inicialmente diseñado para medir la $elocidad de un fluido apro$ecando el efecto @enturi( )fecti$amente, conociendo la $elocidad antes del estrecamiento y midiendo la diferencia de presiones, se alla fácilmente la $elocidad en el punto problema( La aplicación clásica de medida de $elocidad de un fluido consiste en un tubo formado por dos secciones cónicas unidas por un tubo estreco en el que el fluido se despla/a consecuentemente a mayor $elocidad( La presión en el tubo @enturi puede medirse por un tubo $ertical en forma de A conectando la región anca y la canali/ación estreca( La diferencia de alturas del líquido en el tubo en A permite medir la presión en ambos puntos y consecuentemente la $elocidad( )n otros casos utili/a este efecto para acelerar la $elocidad de un fluido obligándole a atra$esar un tubo estreco con el extremo en forma de cono( )stos modelos se utili/an en numerosos dispositi$os en los que la $elocidad de un fluido es importante y constituyen la base de aparatos como el carburador ( *uando se utili/a un tubo de @enturi ay que tener en cuenta un fenómeno que se denomina ca$itación( )ste fenómeno ocurre si la presión en alguna sección del tubo es menor que la presión de $apor del fluido( 2ara este tipo particular de tubo, el riesgo de ca$itación se
encuentra en la garganta del mismo, ya que aquí, al ser mínima el área y máxima la $elocidad, la presión es la menor que se puede encontrar en el tubo( *uando ocurre la ca$itación, se generan burbujas localmente, que se trasladan a lo largo del tubo( .i estas burbujas llegan a /onas de presión más ele$ada, pueden colapsar produciendo así picos de presión local con el riesgo potencial de dañar la pared del tubo(
Aplicaciones del efecto 'enturi • )ubos de 'enturi ; 7edida de $elocidad de fluidos en conducciones y aceleración de fluidos( • Iidráulica; La depresión generada en un estrecamiento al aumentar la $elocidad del fluido, se utili/a frecuentemente para la fabricación de máquinas que proporcionan aditi$os en una conducción idráulica( )s muy frecuente la utili/ación de este efecto J@enturiJ en los me/cladores del tipo K para añadir espumógeno en una conducción de agua para la extinción( • 2etróleo; La succión o depresión que ocasiona el cambio de área generada por el efecto $enturi, se usa para extraer artificialmente fluidos de po/os petroleros1 este tipo de bombas et funcionan mediante la inyección de un Muido a alta presión pasando por una sección reducida, llamada boquilla donde se produce un cambio de energía potencial a cinética, originado a la salida de una boquilla, lo que pro$oca una succión del Muido de formación( )stos Muidos entran en otra /ona que ocasiona el efecto in$erso llamada garganta, luego la me/cla de Muidos sufre un cambio de energía cinética a potencial a la entrada de un área de expansión llamada difusor, donde la energía potencial es la responsable de lle$ar el Muido asta la superficie( • 7otor ; el carburador aspira el carburante por efecto @enturi, me/clándolo con el aire 8fluido del conducto principal:, al pasar por un estrangulamiento( • 3eumática; 2ara aplicaciones de $entosas y eyectores( •
posibles bacterias patógenas y de desacti$ar los $irus y otros microorganismos que no son sensibles a la desinfección con cloro(
• Acuarofilia; )n las tomas de bombas de agua o filtros, el efecto @enturi se utili/a para la inyección de aire y-o *P%( • *ardiología; )l efecto @enturi se utili/a para explicar la regurgitación mitral que se puede dar en la miocardiopatía ipertrófica, y que es causa de muerte s#bita en deportistas( La explicación es que el mo$imiento sistólico anterior 87.<: que reali/a la $al$a anterior de la $ál$ula mitral, se produce porque la ipertrofia septal y el estrecamiento del tracto de salida pro$ocan una corriente de alta $elocidad sobre la $( mitral, que debido al efecto @enturi, succiona el extremo de la $al$a anterior contra el septo, que impide la salida de sangre, por lo que regurgita acia la aurícula i/quierda( • 3eumología; )l efecto @enturi se utili/a en máscaras para la administración de concentraciones exactas de oxígeno, para controlar la QiP%1 se denominan máscaras de @enturi o @entimasN( )l oxígeno al &00' suministrado durante cierto periodo de tiempo es tóxico, por lo que se me/cla con aire externo cuya concentración de oxígeno es del %&', de modo que en función de la cantidad de aire que se me/cle con el oxígeno al &00', la concentración de oxígeno será mayor o menor, normalmente se suministra entre un %E'"0'( )l oxígeno puro al pasar por el conducto con un calibre menor, se produce el efecto @enturi, se genera una presión negati$a que permite la entrada del aire procedente del exterior a tra$és de unos orificios circundantes, dependiendo del tamaño de los orificios, entra más o menos aire y por tanto menor o mayor concentración de oxígeno que finalmente el paciente recibirá( • Pdontología; el sistema de aspiración de sali$a en los equipos dentales antiguos utili/aban tubos finos @enturi( <ora la aspiración está motori/ada(
El )ubo 'enturi El tubo venturi+ )l Bubo @enturi lo crea el físico e in$entor italiano Hio$anni =attista @enturi 8&F!ER&%%:, fue profesor en 7ódena y 2a$ía, en 2aris y =erna, ciudades donde $i$ió muco tiempo, estudió teorías que se relacionan con el calor, óptica e idráulica, en éste #ltimo campo descubre el tubo que lle$a su nombre, “tubo venturi”( .eg#n él, el tubo es un dispositi$o 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 anca final act#a como difusor(
Definici!n “El Tubo Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presin al pasar por él un fluido. En esencia, consta de una tuber!a corta recta, o garganta, entre dos tramos cnicos. "a presin var!a en la proximidad de la seccin estrec#a$ as!, al colocar un manmetro instrumento registrador en la garganta se mide la ca!da de presin y #ace posible calcular el caudal instant%neo”.
El Tubo Venturi.
)ste 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( )l @enturi 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 acia un cono de con$ergencia angular fija, terminando en una garganta de un diámetro más reducido, se fabrica exactamente seg#n las dimensiones que establece su cálculo, la garganta se comunica con un cono de salida o de descarga con di$ergencia angular fija, cuyo diámetro final es abitualmente igual al de entrada( La sección de entrada está pro$ista de tomas de presión que acaban en un racord anular, cuyo fin es el de uniformar la presión de entrada( )s en este punto donde se conecta a la toma de alta presión del transmisor la conexión de la toma de baja presión se reali/a en la garganta mediante un dispositi$o similar, la diferencia entre ambas presiones sir$e para reali/ar la determinación del caudal( )l tubo @enturi se fabrica con materiales di$ersos seg#n la aplicación de destino, el material más empleado es acero al carbono, también se utili/a el latón, bronce, acero inoxidable, cemento, y re$estimientos de elastómeros para paliar los efectos de la corrosión( )l tubo @enturi ofrece $entajas con respecto a otros captadores, como son;
&( 7enor pérdida de carga permanente, que la producida por del diafragma y la tobera de flujo, gracias a los conos de entrada y salida( %( 7edición de caudales superiores a un E0' a los obtenidos por el diafragma para la misma presión diferencial e igual diámetro de tubería( 4( )l @enturi requiere un tramo recto de entrada más corto que otros elementos primarios(
!( Qacilidad para la medición de flujo de líquidos con sólidos en suspensión(
)l tubo $enturi consiste en una reducción de la tubería, esto se logra con un tramo recto, un cono de entrada, la garganta y el cono de salida(
El Tubo Venturi.
)l tubo $enturi se recomienda en casos donde el flujo es grande y que se requiera una baja caída de presión, o bien, el fluido sea altamente $iscoso, se utili/a donde se requiera el máximo de exactitud, en la medición de fluidos altamente $iscosos, y cuando se necesite una mínima caída de presión permanente, el tubo $enturi es difícil de construir y tiene un costo más alto que otros elementos primarios, su diseño consiste en una sección recta de entrada del mismo diámetro que la tubería, aí se conecta la toma de alta presión, después contiene una sección cónica con$ergente que $a disminuyendo poco a poco y trans$ersalmente la corriente del fluido, se aumenta la $elocidad al disminuir la presión, el diseño además consiste de una garganta cilíndrica, se coloca aí la toma de baja presión, en esta área el flujo no aumenta ni disminuye, el tubo $enturi termina con un cono di$ergente de recuperación, aquí la $elocidad diminuye y se recupera la presión, recupera asta un 9' de presión para una relación beta del 0(F"( Heneralmente los tubos @enturi se utili/an en conducciones de gran diámetro, de &%J en adelante, aí las placas de orificio producen pérdidas de carga importantes y no se consigue una buena medida, el $enturi se utili/a en conductores de aire ó umos con conductos no cilindricos, en tuberías de cemento grandes, para conducción de agua, etc( .eg#n la naturale/a de los fluidos de medida, se requieren modificaciones en la construcción del tubo @enturi como son; eliminación de los anillos de ecuali/ación, inclusión de registros de limpie/a, instalación de purgas, etc( )n el corte trans$ersal se aprecian los anillos circulares que rodean el tubo @enturi en los puntos de medida( )sos anillos uecos conectan el interior del tubo mediante orificios en n#mero de cuatro ó más, espaciados uniformemente por la periferia( )l fluido, al circular, pasa por estos orificios y por el anillo donde se encuentran los racores que se conectan al transmisor(
Introducci!n )sta in$estigación tiene como objeti$o principal estudiar el efecto, funcionamiento y las aplicaciones tecnológicas del Bubo @énturi, del cual su in$ención data de los años &(00, donde su creador luego de mucos cálculos y pruebas logró diseñar un tubo para medir el gasto de un fluido, es decir la cantidad de flujo por unidad de tiempo( 2rincipalmente su función se basó en esto, y luego con posteriores in$estigaciones para apro$ecar las condiciones que presentaba el mismo, se llegaron a encontrar nue$as aplicaciones como la de crear $acío a tra$és de la caída de presión( )l Bubo @énturi es una tubería corta, recta o garganta, entre dos tramos cónicos( Luego otro científico mejoró este diseño, deduciendo las relaciones entre las dimensiones y los diámetros para así poder estudiar y calcular un Bubo @énturi para una aplicación determinada( )l estudiante o científico que cono/ca los fundamentos básicos y aplicaciones que se presentan en este trabajo debe estar en capacidad para calcular un tubo para sus propias aplicaciones y así aumentar su uso en el mundo real y tecnológico así como con in$estigaciones y nue$os diseños mejorar su fundamento y crear nue$os usos de acuerdo a sus necesidades(
,+ )ubo De '$nturi )l Bubo de @enturi fue creado por el físico e in$entor italiano Hio$anni =attista @enturi 8&(F!E R &(%%:( Que profesor en 7ódena y 2a$ía( )n 2aris y =erna, ciudades donde $i$ió muco tiempo, estudió cuestiones teóricas relacionadas con el calor , óptica e idráulica( )n este #ltimo campo fue que descubrió el tubo que lle$a su nombre( .eg#n él este era un dispositi$o para medir el gasto de un fluido, es decir, la cantidad de flujo por unidad de tiempo, a partir de una diferencia de presión entre el lugar por donde entra la corriente y el punto, calibrable, de mínima sección del tubo, en donde su parte anca final act#a como difusor( efinición )l Bubo de @enturi es un dispositi$o que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido( )n esencia, éste es una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos( La presión $aría en la proximidad de la sección estreca1 así, al colocar un manómetro o instrumento registrador en la garganta se puede medir la caída de presión y calcular el caudal instantáneo, o bien, uniéndola a un depósito carburante, se puede introducir este combustible en la corriente principal(
Las dimensiones del Bubo de @enturi para medición de caudales, tal como las estableció *lemens Ierscel, son por lo general las que indica la figura &( La entrada es una tubería corta recta del mismo diámetro que la tubería a la cual $a unida( )l cono de entrada, que forma el ángulo a&, conduce por una cur$a sua$e a la garganta de diámetro d&( An largo cono di$ergente, que tiene un ángulo a%, restaura la presión y ace expansionar el fluido al pleno diámetro de la tubería( )l diámetro de la garganta $aría desde un tercio a tres cuartos del diámetro de la tubería(
La presión que precede al cono de entrada se transmite a tra$és de m#ltiples aberturas a una abertura anular llamada anillo pie/ométrico( e modo análogo, la presión en la garganta se transmite a otro anillo pie/ométrico( Ana sola línea de presión sale de cada anillo y se conecta con un manómetro o registrador( )n algunos diseños los anillos pie/ométricos se sustituyen por sencillas uniones de presión que conducen a la tubería de entrada y a la garganta( La principal $entaja del @énturi estriba en que sólo pierde un &0 %0' de la diferencia de presión entre la entrada y la garganta( )sto se consigue por el cono di$ergente que desacelera la corriente( )s importante conocer la relación que existe entre los distintos diámetros que tiene el tubo, ya que dependiendo de los mismos es que se $a a obtener la presión deseada a la entrada y a la salida del mismo para que pueda cumplir la función para la cual está construido( )sta relación de diámetros y distancias es la base para reali/ar los cálculos para la construcción de un Bubo de @enturi y con los conocimientos del caudal que se desee pasar por él( educiendo se puede decir que un Bubo de @enturi típico consta, como ya se dijo anteriormente, de una admisión cilíndrica, un cono con$ergente, una garganta y un cono di$ergente( La entrada con$ergente tiene un ángulo incluido de alrededor de %&S, y el cono di$ergente de F a S( La finalidad del cono di$ergente es reducir la pérdida global de presión en el medidor1 su eliminación no tendrá efecto sobre el coeficiente de descarga( La presión se detecta a tra$és de una serie de agujeros en la admisión y la garganta1 estos agujeros
conducen a una cámara angular, y las dos cámaras están conectadas a un sensor de diferencial de presión( La tabla muestra los coeficientes de descarga para los Bubos @énturi, seg#n lo establece la
-+ Funcionamiento de un tubo de venturi )n el Bubo de @enturi el flujo desde la tubería principal en la sección & se ace acelerar a tra$és de la sección angosta llamada garganta, donde disminuye la presión del fluido( espués se expande el flujo a tra$és de la porción di$ergente al mismo diámetro que la tubería principal( )n la pared de la tubería en la sección & y en la pared de la garganta, a la cual llamaremos sección %, se encuentran ubicados ramificadores de presión( )stos ramificadores de presión se encuentran unidos a los dos lados de un manómetro diferencial de tal forma que la deflexión es una indicación de la diferencia de presión p& R p%( 2or supuesto, pueden utili/arse otros tipos de medidores de presión diferencial( La ecuación de la energía y la ecuación de continuidad pueden utili/arse para deri$ar la relación a tra$és de la cual podemos calcular la $elocidad del flujo( Atili/ando las secciones & y % en la formula % como puntos de referencia, podemos escribir las siguientes ecuaciones;
& T G <&$& G <%$% % )stas ecuaciones son $álidas solamente para fluidos incomprensibles, en el caso de los líquidos( 2ara el flujo de gases, debemos dar especial atención a la $ariación del peso específico g con la presión( La reducción algebraica de las ecuaciones & y % es como sigue;
2ero
( 2or consiguiente tenemos,
84: .e pueden lle$ar a cabo dos simplificaciones en este momento( 2rimero, la diferencia de ele$ación 8/&/%: es muy pequeña, aun cuando el medidor se encuentre instalado en forma $ertical( 2or lo tanto, se desprecia este termino( .egundo, el termino l es la perdida de la energía del fluido conforme este corre de la sección & a la sección %( )l $alor l debe determinarse en forma experimental( 2ero es más con$eniente modificar la ecuación 84: eliminando & e introduciendo un coeficiente de descarga *;
8!: La ecuación 8!: puede utili/arse para calcular la $elocidad de flujo en la garganta del medidor( .in embargo, usualmente se desea calcular la $elocidad de flujo del $olumen( 2uesto que
, tenemos;
8": )l $alor del coeficiente * depende del n#mero de Ceynolds del flujo y de la geometría real del medidor( La figura % muestra una cur$a típica de * $ersus n#mero de Ceynolds en la tubería principal(
La referencia 4 recomienda que * G 0(9! para un Bubo @énturi fabricado o fundido con las siguientes condiciones;
8en la tubería principal: donde
se define como el coeficiente del diámetro de la garganta y el diámetro de la sección
de la tubería principal( )sto es,
(
2ara un Bubo @énturi maquinado, se recomienda que * G 0(99" para las condiciones siguientes;
8en la tubería principal: La referencia 4, " y 9 proporcionan información extensa sobre la selección adecuada y la aplicación de los Bubos de @enturi( La ecuación 8&!": se utili/a para la boquilla de flujo y para el orificio, así como también para el Bubo de @enturi(
.+ Aplicaciones tecnol!gicas de un tubo de venturi
)l Bubo @énturi puede tener mucas aplicaciones entre las cuales se pueden mencionar; )n la ?ndustria
Leyenda &( )ntrada de aire( %( 7ariposa del coNe( 4( *uerpo del carburador( !( .urtidor de combustible( "( @enturi( E( 7ariposa de gases( F( .urtidor de marca mínima y pun/ón( ( *icler de alta(
9( epósito o cuba( &0( Qlotador( &&( iafragma de inyección( &%( =ase y pun/ón( &4( )ntrada de combustible( &!( )mulsionador( &"( ?nyector( La carburación tiene por objeto preparar la me/cla de aire con gasolina pul$eri/ada, en proporción tal que su inflamación, por la cispa que salta en las bujías, resulte de combustión tan rápida que sea casi instantánea( ica me/cla $aría seg#n las condiciones de temperatura del motor y las del terreno por el cual se transita( )n el momento del arranque por las mañanas, o cuando se requiere la máxima potencia para adelantar a otro carro, se necesita una me/cla rica en gasolina, mientras que en la marca normal es suficiente una me/cla pobre, que permita transitar cómodamente y economi/a combustible( )n ciudades a más de %("00 metros sobre el ni$el del mar la me/cla se enriquece para compensar la falta de oxígeno y e$itar que los motores pierdan potencia( Bal procedimiento, si bien mejora la potencia del motor, ele$a el consumo y contamina más el aire( Los $eículos actuales ya no lle$an carburador( La inyección electrónica con cerebro computari/ado dejó atrás a los artesanos de la carburación, el flotador y los cicleres, para dar paso a la infalibilidad del microcip( )ste sistema supone el uso de un inyector por cada cilindro, con lo que se asegura exactamente la misma cantidad de combustible para todos( *on el carburador, la cantidad de combustible que pasa a cada cilindro $aría seg#n el diseño del m#ltiple de admisión( )sto ace que a bajas re$oluciones algunos cilindros reciban más gasolina que otros, lo que afecta el correcto funcionamiento de la máquina y aumenta el consumo( .eg#n mediciones de la casa alemana =osc, fabricante de sistemas de inyección, estos utili/an asta &"' menos combustible que los motores con carburador( Banto como el carburador como el sistema de inyección requieren de mantenimiento para funcionar bien( )l primero se repara con destornillador y pin/as1 el segundo con equipos de igual tecnología que deben ser compatibles con el modelo específico de carro y sistema( )l carburador recibe la gasolina de la bomba de combustible( )sta la $ierte en un compartimiento especial llamado ta/a o cuba, que constituye una reser$a constante( e aí pasa por una serie de conductos 8cicler de mínima: para mantener el motor en marca mínima( *uando se pisa el acelerador ocurren $arios fenómenos simultáneos; uno de ellos es que se fuer/a por un conducto milimétrico 8o inyector: un poco de gasolina para contribuir en la arrancada( 2or otra parte, la mariposa inferior 8o de gases: se abre para permitir el rápido acceso de aire que arrastra consigo un $olumen de gasolina 8el cual a pasado pre$iamente por un conducto dosificador o cicler de alta:, seg#n se aya presionado el pedal( *uando se
aumenta o disminuye el tamaño de ese cicler, las condiciones de rendimiento y consumo $arían considerablemente( Ana $e/ se alcan/a la $elocidad de crucero 8entre F0 y 0 Nm-:, la mariposa de gases se cierra casi por completo( )s cuando más económica se ace la conducción, puesto que el motor desciende casi al mínimo su $elocidad 8en re$oluciones por minuto: y se deja lle$ar de la inercia del $olante( .i se conduce por encima o por debajo de esa $elocidad, el consumo se incrementa( Tui/ás la #nica $entaja que ofrece el carburador es el bajo costo, en el corto pla/o, de instalación y mantenimiento( 2ero a la $uelta de $arias sincroni/aciones la situación se re$ierte y resulta más costosa su operación que el uso de la inyección( *omo se puede obser$ar, en el carburador el Bubo de @enturi cumple una función importantísima como lo es el de permitir el me/clado del aire con el combustible para que se de la combustión, sin lo cual el motor del carro no podría arrancar, de aquí que el principio de este tubo se utili/a como parte importante de la industria automotri/( )n conclusión se puede decir que el )fecto @énturi en el carburador consiste en acer pasar una corriente de aire a gran $elocidad, pro$ocada por el descenso del pistón por una cantidad de gasolina que esta alimentando por un cuba formándose una masa gaseosa( La rique/a de la gasolina depende del diámetro del surtidor( )n el área de la Limpie/a; )ste tubo también tiene otras aplicaciones como para la limpie/a( )l aire urbano normal transporta alrededor de 0(000E granos de materia suspendida por pie c#bico 8&(4F mg-m4:, lo que constituye un límite práctico para la mayor parte de la limpie/a de gases industriales1 La cantidad de pol$o en el aire normal en las plantas de fabricación con frecuencia es tan ele$ada como 0(00% g-pie4 8!(" mg-m4:( La cantidad de pol$o en el gas de alto orno, después de pasar por el primer captador de pol$os es del orden de &0 g-pie4 8%%(9 g-m4:, al igual que el gas crudo caliente de gasógeno( Bodas las cifras de contenido de pol$os se basan en $ol#menes de aire a E0S Q y & atm 8&"(ES * y &0&000 3-m% :(
largo, que se suspenden de un arma/ón de acero 8cámara de sacos:( La entrada del gas se encuentra en el extremo inferior, a tra$és de un cabe/al al que se conectan los sacos en paralelo1 la salida se reali/a a tra$és de una cubierta que rodea a todos los sacos( < inter$alos frecuentes, se interrumpe la operación de toda la unidad o de parte de ella, para batir o sacudir los sacos, o introducir aire limpio en sentido contrario a tra$és de ellos, para de4aslojar el pol$o acumulado, el cual cae acia el cabe/al de admisión de los gases y del cual se remue$e mediante un transportador de gusano( )s posible reducir el contenido de pol$o asta 0(0& g-pie4 o menos, a un costo ra/onable( )l aparato también se usa para la recuperación de sólidos $aliosos arrastrados por los gases( 7étodos de captación de la energía eólica; La captación de energía eólica puede di$idirse en dos maneras; *aptación directa; La energía se extrae por medio de superficies directamente en contacto con el $iento, por ejemplo, molinos de $iento y $elas( *aptación indirecta; ?nter$iene en este caso un elemento intermedio para su captación, por ejemplo la superficie del mar( *aptación ?ndirecta La captación indirecta utili/a ya sea máquinas del tipo precedente asociadas a órganos estáticos o bien órganos enteramente estáticos, o bien un fluido intermediario( Urgano estático y máquina dinámica; )l principio se basa en la utili/ación de un Bubo de @enturi1 )sta disposición permite para una élice dada y un $iento dado, acer crecer la $elocidad de rotación y la potencia, así como también el rendimiento aerodinámico por supresión de las pérdidas marginales(
cual indica que la presión del fluido a lo largo de una línea de corriente $aría in$ersamente con la $elocidad del fluido(
VI-año por metro de costa( )l principio de la máquina que capta la energía de la ola es fácil de concebir, por ejemplo unos flotadores que al ser le$antados transmitan el mo$imiento alternati$o a un eje ubicado a la orilla de la playa por medio de ruedas libres que sólo se puedan mo$er en un sentido, aunque también podría utili/arse en los dos sentidos complicando el sistema( .ombrero @énturi; Ptra aplicación clara del principio del Bubo de @enturi es el .ombrero de @énturi( 2rincipio de funcionamiento; )l aire caliente, que sale por el conducto principal, es arrastrado por el aire frío que ingresa por la parte inferior cuando JcocaJ contra la tubería produciéndose el efecto de $acío en el extremo del conducto, esta acción logra que este sombrero tenga un alto índice de efecti$idad, proporcional a la $elocidad del $iento funcionando en forma óptima con la más le$e brisa( )ste tipo de sombrero es especial para /onas muy $entosas como gran parte de nuestro territorio nacional( Largas pruebas fueron reali/adas para conseguir efecti$idad ante condiciones climáticas ad$ersas( )l principio del Bubo de @enturi creando $acío también fue usado creando $acío para un proyecto final de ?ngeniería 7ecánica que fue titulado J7áquina de corte de *apas de acero inoxidable por corro de agua y abrasi$osJ( )sta aplicación se usó con respecto al sistema de me/clado como dice a continuación; del me/clado del agua y del abrasi$o se puede decir; la succión del abrasi$o, desde la tol$a que lo contiene, se efect#a por $acío 8)fecto @énturi: a tra$és de una placa orificio calibrada, siendo necesaria una depresión de una décima de atmósfera para obtener el caudal adecuado 84,! gr-s:(
W.X)l material de construcción más adecuado para el tubo me/clador, con al#mina como abrasi$o, es el carburo de boro con carbono "' 8=!* R * "':( )l perfil interior del tubo debe ser sua$emente con$ergente desde la boca de entrada 8diámetro ! mm: asta la boca de salida 8diámetro 0, mm:( Ana mayor longitud del tubo 8FE mm: trae aparejado una mejor aceleración de las partículas de abrasi$o( Ptra de las aplicaciones que comunmente se $en en la $ida diaria pero no se conocen como tales es en el proceso de pintado por medio de pistolas de pintura(
/+ Conclusi!n Luego de aber reali/ado este proyecto se puede decir que el Bubo de @enturi es un dispositi$o, el cual puede ser utili/ado en mucas aplicaciones tecnológicas y aplicaciones de la $ida diaria, en donde conociendo su funcionamiento y su principio de operación se puede entender de una manera más clara la forma en que este nos puede ayudar para sol$entar o solucionar problemas o situaciones con las cuales nos topamos diariamente( 2ara un ?ngeniero es importante tener este tipo de conocimientos pre$ios, ya que como por ejemplo con la ayuda de un Bubo de @enturi se pueden diseñar equipos para aplicaciones específicas o acerle mejoras a equipos ya construidos y que estén siendo utili/ados por empresas, en donde se desee mejorar su capacidad de trabajo utili/ando menos consumo de energía, menos espacio físico y en general mucos aspectos que le puedan disminuir pérdidas o gastos excesi$os a la empresa en donde estos sean necesarios( )s indispensable para la parte de diseño tener los conocimientos referidos al cálculo de un Bubo de @enturi, los cuales se pueden reali/ar aciendo la relación entre los distintos diámetros del tubo, como por ejemplo el de la entrada del tubo, la garganta y la salida del tubo1 igualmente teniendo el conocimiento de el caudal que $a a entrar en el mismo, o que se desea introducir para cumplir una determinada función 8como la de crear $acío: y tomar muy en cuenta las presiones que debe lle$ar el fluido, ya que esto $a a ser el factor más fundamental para que su función se lle$e a cabo( )s fundamental acer referencia a este trabajo en lo que respecta al diseño de Bubos de @enturi para mejorar la creación y desarrollo de otros proyectos( )sto se puede tener en cuenta, por ejemplo en los proyectos en donde estos puedan ser trancados por problemas ambientales, en donde su diseño cree la proliferación de partículas de pol$os, gases o $apores que puedan dañar el medio ambiente y el 7inisterio del
0+ 1ibliograf2a <$allone, )ugene <( J7anual de ?ngeniero 7ecánicoJ( Bomo & y %( 3o$ena )dición( 7c HraO Iill( 7exico, &99E( =olinaga, uan( J7ecánica elemental de los fluidosJ( Qundación 2olar( JAni$ersidad *atólica
3+ Ane&os )l *arburador La misión del carburador es la de me/clar el aire debidamente filtrado con la gasolina que procede del depósito, formando una me/cla con una proporción adecuada para que pueda quemarse con facilidad en el interior de los cilindros( )l carburador debe de formar una me/cla gaseosa, omogénea y bien dosificada( )l principio básico de un carburador consiste en acer pasar aire con una $elocidad determinada, produciéndose una depresión que asegura la aspiración por el efecto J@)3BAC?J, una aplicación doméstica de este efecto la tenemos en los antiguos pul$eri/adores de insecticida( 2odemos definir como carburador básico el explicado anteriormente(
)n el interior del carburador la me/cla airegasolina se forma por el efecto llamado J@)3BAC?J, que consiste en acer pasar una corriente de aire a gran $elocidad, pro$ocada por el descenso del pistón, por una cantidad de gasolina que está alimentado por una cuba, formándose una masa gaseosa( La rique/a de gasolina depende del diámetro del surtidor( Leer más; ttp;--OOO(monografias(com-trabajosE-tube-tube(stmlYix//4?>NLHCO
4EDIDORE DE CA"DAL )"1O 'E5)"RI
¿QUÉ ES Y CÓMO FUNCIONA? 2ara medir el gasto que circula en un conducto se utili/an $arios procedimientos( *uando el conducto es un tubo, es frecuente utili/ar lo que se llama medidor de agua de Venturi. )ste medidor reempla/a la medida del gasto por la medida de una diferencia de presiones( )l medidor de Venturi consiste en dos troncos de cono unidos por un tubo y éste a su $e/ esta conectado a la conducción por otro tubo, este tubo contiene mercurio y constituye un manómetro diferencial que determina la diferencia de presiones entre esos dos puntos( 2or lo general es una pie/a fundida formada por una porción corriente arriba del mismo tamaño que la tubería, forrada de bronce y pro$ista de un anillo pie/ométrico para medir la presión estática1 una región cónica con$ergente1 una garganta cilíndrica forrada de bronce y pro$ista de otro anillo pie/ométrico1 y una sección cónica gradualmente di$ergente forrada de bronce, la cual desemboca en una sección cilíndrica del tamaño de la tubería( An manómetro diferencial está conectado a los dos anillos pie/ométricos( )l tamaño del medidor Venturi se da con el diámetro de la tubería y la garganta1 por ejemplo, un medidor Venturi de E Z ! in
puede ser instalado en una tubería de E6 y tiene una garganta de !6( 2ara obtener resultados adecuados el medidor Venturi debe ser precedido al menos por una longitud de &0 diámetros de tubería recta( )n el flujo de la tubería a la garganta la $elocidad aumenta muco y la presión disminuye en forma correspondiente( .e demuestra que la magnitud de la descarga para flujo incompresible es función de la lectura del manómetro( Las presiones en la sección corriente arriba y en la garganta son presiones reales y las $elocidades de la ecuación de =ernoulli son velocidades tericas. .i se consideran pérdidas en la ecuación de energía entonces las velocidades ser%n reales(
FÓRMULAS )n el caso de la idráulica en donde se tiene en cuenta las pérdidas por fricción, lo más con$eniente es desarrollar una ecuación que las contenga( espués de acer unos cálculos y unas simplificaciones se puede llegar a las siguientes ecuaciones que acen más práctica y rápida la resolución de cierto tipo de problemas (
T G > 8 &%(E R If :&-% > G .) [ % g - 88 d) - dH :! R &:\&-% .) G 0(F"! Z d)% dH G iámetro en la garganta d) G iámetro en la tubería de conducción G iferencia de ni$el en el manómetro 8 se expresa en metro de mercurio: If G 2érdidas por frotamiento 8 se expresa en m : )s prudente tener en cuenta que esta ecuación se trabaja en el sistema internacional 8 m, s : y que el líquido manométrico es el mercurio( Las pérdidas de fricción se reportan en unidades de longitud 8 m : puesto que se tratan como una disminución en la cabe/a de presión( )sta ecuación se trabaja para flujo incompresible( La descarga depende de la diferencia manométrica sin importar la orientación del medidor de Venturi1 no es rele$ante si el medidor está colocado ori/ontal, $ertical o inclinado(
PRI5CIPALE PRO1LE4A
< continuación se presentan dos problema para ilustrar mejor el uso de estas ecuaciones; DE)ER4I5ACI65 DE CA"DAL
An medidor de agua de Venturi que tiene un diámetro de !6 en la garganta, está instalado en una tubería de conducción de &%6( )n el manómetro diferencial la
columna de mercurio sube asta marcar una diferencia de ni$el de 44 cm, abiendo una pérdida por 0(% m( ] cuánto $ale el gasto en el medidor ^ .olución; *omo datos se tiene; dH G ! pulgadas d) G &% pulgadas G 0(44 m Ig If G 0(% m .e calcula primero el $alor de la constante >; > G .) [ % g - 88 d) - dH :! R &:\&-% .e tiene ; d) - dH G &% - ! G 4 .ustituyendo; 8&9(E - 8& R&::&-% G 0(!9" 2or otro lado; .) G 0(F"! Z d )% G 0(0F4 m% > G 0(0F4 Z 0(!9" G 0(04E& &%(E G &%(E Z 0(44 G !(&" 1 8 !(&" R 0(%: &-% G &(9F 2or lo tanto ; T G 0(04E& Z &(9F G 0(0F&& m 4 - s G F&(& lt - s )B)C7?3<*?U3 ) 2_C?<. 2PC QC?**?U3
An medidor de agua de Venturi que tiene un diámetro de !6 en la garganta, está instalado en una tubería de conducción de &E6( )n el manómetro diferencial la columna de mercurio sube asta marcar una diferencia de ni$el de !% cm, abiendo un gasto de 0(00 m4 - s( ] cuánto $ale la pérdida por fricción en el medidor ^ .olución;
*omo datos se tiene; dH G ! pulgadas d) G &E pulgadas G 0(!% m Ig T G 0(00 m4 - s .e calcula primero el $alor de la constante >; > G .) [ % g - 88 d) - dH :! R &:\&-% .e tiene ; d) - dH G &E - ! G ! .ustituyendo; 8&9(E - 8%"E R&::&-% G 0(%FF 2or otro lado; .) G 0(F"! Z d )% G 0(&40 m% > G 0(&40 Z 0(%FF G 0(04E0 &%(E G &%(E Z 0(!% G "(%9% 2or lo tanto ; T G > 8 &%(E R I f :&-% 1 If G &%(E R 8T - >: % If G "(%9% R !(94 G 0(4"! m BIOGRAFÍA H?P@<33? =
7R8FICO
)ubo venturi
Ana tobera es un dispositi$o que con$ierte la energía térmica y de presión de un fluido 8conocida como entalpía: en energía cinética( *omo tal, es utili/ado en turbomáquinas y otras máquinas, como inyectores, surtidores, propulsion a corro, etc( )l fluido sufre un aumento de $elocidad a medida que la sección de la tobera $a disminuyendo, por lo que sufre también una disminución de presión y temperatura al conser$arse la energía( )xisten diseños y tipos de tobera muy usados en diferentes campos de la ingeniería, como la de La$al, Cateau, *urtis, etc(&
(ndice • & Bobera e La$al • % )studio matemático de la tobera ideal • 4 Boberas magnéticas • ! Ceferencias
• " @éase también
)obera De Laval 7ustav de Laval estudió el flujo supersónico en toberas y resol$ió el problema de aceleración máxima dentro de la tobera llegando al diseño de toberas con sección con$ergentedi$ergente en las que se logra un flujo sónico 7 G & 87 G n#mero de 7ac: en la garganta para posteriormente expandir la tobera y lograr flujos supersónicos 7 ` &( )stas toberas deben tener una expansión adecuada para e$itar la generación de ondas de coque o de contracción dentro del flujo( La tobera es la encargada de con$ertir energías, adaptando las presiones y $elocidades de los gases eyectados( .on de uso com#n a régimen de $uelo subsónico 87&: y supersónico 87`&:( )n el caso supersónico se ace necesaria la existencia de un sistema de ondas de coque al inicio del difusor de entrada para decelerar el fluido y así producirse la combustión en condiciones óptimas( La tobera que usan los coetes experimentales se denomina e La$al y los flujos que recorren dica tobera se consideran compresibles al mo$erse a $elocidades supersónicas, por lo que, las diferentes secciones trans$ersales, producen durante el a$ance de los gases, $ariaciones en la densidad y en la $elocidad del fluido( Bodo ello está supuesto para condiciones de flujo isoentrópico, es decir, condiciones adiabáticas y sin ro/amiento( )n la práctica, no existe la condición de flujo isentrópico ideal, por lo que se aplica un coeficiente de rendimiento que ajusta el cálculo( La ley de la conser$ación de la energía se encarga de aumentar la $elocidad en el cono de salida, no por cumplimiento de la dinámica de fluidos, ya que aquí aparecen como compresibles, sino por la conser$ación del producto @elocidad x Bemperatura(
Estudio matem%tico de la tobera ideal ?dealmente las transformaciones del fluido en una tobera cumplirían las siguientes condiciones;
• .on isoentr!picas 8se trataría de un proceso re$ersible, sin pérdidas:, y por tanto adiab%ticas 8no ay una transmisión de calor del fluido a la tobera o al exterior:( • .e mantendría en r$gimen estacionario 8con lo cual, el flujo másico de fluido 8compresible: que se despla/a a lo largo de la tobera permanecería constante todo a lo largo de la misma:( 2or tanto se deben cumplir en cualquier punto de la tobera las siguientes dos condiciones; 8&:
donde es la entalpía y c la $elocidad del fluido(
8%:
donde H es el gasto másico en cualquier punto 8constante:1 , la densidad del fluido en ese punto1 y <, la sección de paso en ese mismo punto( e las anteriores ecuaciones se deduce que; 84:
donde a es la $elocidad del sonido; 8!:
donde *p y *$ son las capacidades caloríficas del fluido a presión y $olumen contantes, respecti$amente1 p es la presión del fluido en ese punto( La ecuación 84: nos puede dar una indicación del perfil que debe tener la tobera( .i se desea que la $elocidad del fluido aumente a lo largo de ella, se debe cumplir que dc9( )ntonces;
• .i c;a 8lo que a de ocurrir al principio, en que el fluido empie/a teniendo poca $elocidad:, entonces dA;, es decir; mientras la $elocidad sea menor que la del sonido, para que el fluido siga acelerándose, la sección a de ir disminuyendo( )s lo que se denomina la parte convergente de la tobera( • .i c9a 8 esto ocurrirá si el fluido se acelera lo suficiente como para superar la $elocidad del sonido:, entonces dA9( )s decir, si el fluido supera la $elocidad del sonido, para que siga acelerándose, la sección de la tobera a de ser creciente( )s lo que se denomina la parte divergente de la tobera( • )ntre la parte con$ergente y di$ergente de una tobera, existe un punto en que se cumple que d
: podríamos obtener la
$elocidad en cada punto de la tobera en función de la presión, seg#n la ecuación;
8":
< partir de la ecuación anterior, podríamos allar cuál debe ser la presión en la garganta de la tobera; 8E:
donde
es la presión inicial del fluido a la entrada de la tobera y es característica del
fluido en cuestión( e este modo se puede determinar el $alor de la presión en la garganta para cualquier fluido( 2or ejemplo;
• 2ara el aire;
• 2ara el $apor de agua seco;
)oberas magn$ticas Ana alternati$a al uso de toberas materiales para la aceleración de un plasma en aplicaciones de propulsión espacial eléctrica y de procesado a$an/ado de materiales con aces de partículas es emplear un campo magnético que confina, expande y acelera el corro de plasma que pro$iene de una fuente adecuada, constituyendo así una tobera magnética(
MEDIDOR DE CAUDAL :
Un medidor de caudal o de tasa es un aparato que determina, generalmente una medida única, la cantidad (peso volumen) por unidad de tiempo que pasa por una sección transversal dada. Dentro de los diferentes medidores de caudal se incluyen los oricios, el medidor venturi, el rotámetro, el vertedero y la tobera.
flujo interno a tra$és de una tobera generali/ada, donde se muestra un $olumen de control(
La mayora de los medidores de caudal (!) para "u#os internos funcionan a $ase de permitir la aceleración de una corriente de "uido a trav%s de algún tipo de to$era. La separación del "u#o en la arista alada de la garganta de la to$era da lugar a que se forme una &ona de recirculación ( se'alada con las lneas punteadas) aguas a$a#o de la to$era. La corriente principal del "u#o se acelera aún más despu%s de que pasa a trav%s de la garganta formando una sección contrada (sección ) y despu%s se epande disminuyendo su velocidad para llenar todo el conducto. *n la sección contrada el área del "u#o adquiere su valor mnimo, las lneas de corriente del "u#o son esencialmente rectilneas, y en la &ona transversal del canal la presión es uniforme. +iempre que una empresa fa$rique un medidor, de$e proporcionar información so$re la instalación o funcionamiento de estos equipos comerciales. *n su fa$ricación de$en tenerse en cuenta las normas +-*(en estas normas to$era, venturi y oricio son prácticamente sinónimos con el t%rmino de medidor de "u#o), las D/ las /+0 y /+ que proporcionan el ndice de calidad de cada una de estas estructuras, como tam$i%n las restricciones que se de$en tener para su comerciali&ación y fa$ricación.
LA TOBERA las to$eras son de dos tipos , las de radio grande y las de radio peque'o (denominadas to$eras /+ 123 435, 316). La to$era, con su entrada suave redondeada, elimina prácticamente la vena contracta y da coecientes de descarga (7d) próimos a la unidad. Las p%rdidas no recupera$les siguen siendo grandes, ya que, no 8ay difusor para la epansión gradual posterior. _stas se pueden utili/ar como elementos medidores de caudal tanto en conductos 8tuberías: como en cámaras impelentes y se instalan con brindas roscadas con un maco, de acuerdo con las normas <.7) o con otras especificaciones de normas(
+i se requiere instalar un medidor de caudal (!) aguas a$a#o de una válvula, de un codo o de otro accesorio, se de$e colocar tam$i%n un tramo rectilneo de tu$era entre el accesorio y el medidor9 para las to$eras se pueden necesitar un tramo de tu$era rectilnea 8asta de : veces el diámetro.
La to$era cuesta menos que el medidor venturi. ;iene la desventa#a de que las p%rdidas totales son muc8o más grandes de$ido a la falta de gua del c8orro aguas a$a#o de la a$ertura de la to$era. FLUJO EN TOBERAS.
*l "u#o de cualquier "uido por una to$era, cualquiera que sea el caudal (!), puede epresarse por< ! = 7d √(gn 8L) *ste caudal puede tener un considera$le efecto en la cantidad descargada a trav%s de una to$era. *l factor corrector para %ste es< .
1>√ (1? β:)
que prácticamente puede incorporarse a la primera ecuación, de aqu se deduce que< ! = (7d >√ (1? β:))@√(gn 8L) donde<
. 7d>√ (1? β:)
= C
denida como coeciente de "u#o. está dada por D1/D2, donde D1 es el diámetro interno de la tu$era y D es el diámetro de la a$ertura de la to$era. *l coeciente de descarga (7d) para las to$eras de radio grande recomendado por la /+0 es< 7d ≅ 5.22AB C 5.55AB3 β1> (15A > eD1)1> = 5.22AB C 5.55AB3 (15A > eD)1> Eara to$eras de radio corto, /+ 123, se recomienda una correlación seme#ante< 7d ≅ 5.2255 C 5.Aβ:.1 F F(5.5551BC 5.5511Bβ F 5.55:2 β:.G )@
@(15A > eD1)1.1B
Las to$eras tienen β entre 5. y 5.H.
Eara que tenga un me#or entendimiento en la siguiente gura se muestra una to$era de "u#o /+ (/nstrument +ociety merica, +ociedad mericana /ndustrial) (originalmente to$era de "u#o D/).
.i se $a a utili/ar el coeficiente C dado por la figura, es importante cumplir con las dimensiones mostradas, particularmente en lo referente a la locali/ación de las aberturas pie/ométricas para medir la caída de presión(
La siguiente es una to$era suave recomendada por la referencia 4316 de /+0<
Los valores del coeciente de "u#o C se pueden 8allar utili&ando una gráca que relaciona 7, e (Ide eynolds) y el diámetro de la tu$era y de la to$era. @(1 ). *l uso de este coeciente C elimina la necesidad de calcular (!). Iaciéndose un pequeño paréntesis se agrega que;
√ (2gn h L) = √ ( 2 ρ (p1 –p2 )) Luego de todo el análisis anterior la ecuación se reduce a< Q = C A (2
P) ... (1)
COEFICIE5)E DE FL"=O C PARA )O1ERA (JK/7 1 )
Los valores de ∆P es la diferencia de presión entre dos agu#eros roscados en la tu$era, estos están situados a 1 diámetro antes de 5.B diámetros despu%s del plano de cara de entrada de la to$era. *sto sucede cuando los valores de C se toman de la gráca (1 ) *l coeciente del "u#o C se representa a partir de los diferentes números de eynolds, $asados en los diámetros internos de la tu$era de entrada. La elección de cualquier medidor ya sea to$era, venturi u oricio, depende de la p%rdidas y del costo <
*omo ocurre a menudo, el producto de las pérdidas por el coste inicial es aproximadamente constante( a. &nstalacin de c%maras impelentes de distribucin'
Eara este tipo de instalaciones, la velocidad 1 resulta esencialmente cero de tal modo que D1 → ∞ y β=5.
Las to$eras para instalaciones en cámaras impelentes se pueden fa$ricar utili&ando aluminio centrifugado, $ra de vidrio o algún otro material de $a#o costo. De este modo resultan simples y $aratas de fa$ricar e instalar. Dado que la presión en la cámara impelente o de distri$ución es igual a E, la locali&ación de la to$era para medir la presión en la &ona aguas a$a#o no representa ninguna dicultad. +e pueden instalar varias to$eras en una cámara con o$#eto de o$tener mediciones apropiadas para un alto intervalo de ( Q ). Eara caudales peque'os, se pueden tapar la mayor parte de las to$eras con pelotas de 8ule o algún otro o$#eto similar. Eara grandes gastos (!), se pueden emplear mayor número de to$eras. La gama de valores comunes para coecientes de velocidad de to$eras utili&adas en cámaras impelentes es 5.2BM7M5.229 los valores mas grandes corresponden a los números de eynolds mas altos. +e puede entonces calcular el caudal masivo con una aproimación F N utili&ando la ecuación (1) con C= 0.97. b. Intalación !e tuber"a:
la ecuación 8&: se debe utili/ar como un $alor experimental para * en el cálculo de ( a tra$és de una tobera instalada en una tubería( )l coeficiente de flujo * en este caso, resulta una función tanto de n#mero de Ceynolds como ra/ón de diámetros(
&-√ (1? β:)
el cual siempre es mayor que uno(
Las to$eras de medición pueden considerarse como intermedias entre placas con oricios y medidores venturi, tanto en costo como en facilidad de instalación. La perdida de carga que ellos ocasionan resulta menor que la correspondiente a un oricio con la misma ra&ón de diámetros de$ido a que está presente la vena contracta. FLUJO DE LÍQUIDOS:
Eara las to$eras que descargan "uidos incompresi$les a la atmósfera, los valores de 7 pueden tomarse de la gráca @(1O) si ∆P se toman como la presión manom%trica en la ecuación (1) desarrollada anteriormente. FLUJO DE GASES Y VAPORES:
La descarga de "uidos compresi$les en to$eras puede epresarse mediante la misma ecuación usada para lquidos, ecepto que de$er incluirse el factor de epansión neto PQR.
Q = Y C A (2
P) ... (2)
)l factor de expansión D es función de;
•
la relación de calores especcos γ (S)
•
la relación (β) entre la to$era o el diámetro de garganta y el diámetro de entrada.
•
elación entre las presiones a$solutas de salida y de entrada.
*ste factor 8a sido determinado eperimentalmente para el aire, que tienen una relación de calores especcos de 1.: @ ( ) y para el vapor de agua, con relaciones de calores especcos aproimados a 1.3 @ ( T ) FACTOR NETO “y” PARA FLUJO COMPRESIBLE EN TOBERAS , K = 1.3 aproimadamente
(JK/7 )
( JK/7 T)
La relación de calores especcos γ (#) puede variar ligeramente para diferentes presiones y temperaturas, para la mayor parte de los pro$lemas prácticos los valores dados proporcionan resultados muy aproimados (en la literatura se encuentran valores de γ () para muc8os de los vapores y gases mas comunes). La última ecuación se aplica a to$eras que descargan "uidos compresi$les a la atmósfera pero sólo si la presión a$soluta de entrada es menor que la presión atmosf%rica a$soluta dividida por la relación crtica de presiones rc. FL"=O 48>I4O DE FL"IDO CO4PREI1LE E5 "5A )O1ERA:
(Eara este tema no se 8ará una gran profundi&ación, ya que no pertenece al caso de tra$a#os con lquidos.) Una to$era ligeramente convergente tiene la propiedad de poder conducir un "uido compresi$le 8asta la velocidad del sonido a trav%s de su sección recta mnima o garganta, si la cada de presión disponi$le es sucientemente alta. La velocidad del sonido es la velocidad máima que puede alcan&arse en la garganta de una to$era (velocidades supersónicas se consiguen en una sección gradualmente divergente a continuación de la to$era convergente, cuando la velocidad del sonido se alcan&a en la garganta).
La relación crtica es la relación mayor entre presiones de salida y entrada capa& de producir la velocidad del sonido. @ ( 7) Las presiones crticas (rc) depende de la relación del diámetro de la to$era al diámetro de entrada, as como la relación γ de calores especcos. *l "u#o en to$eras está limitado por la relación crtica de presiones y los valores mnimos de Y . RELACIN CR!TICA DE PRESIONES "# PARA FLUJO COMPRESIBLE EN TOBERAS
La ecuación () puede usarse para descarga de "uidos compresi$les en to$eras a la atmósfera, o a una presión corriente a$a#o inferior a la indicada por la relación crtica de presiones rc, utili&ando los valores mnimos de< Q <
mnimo gráca 7
7<
de la gráca 1
∆p< E1(1 C rc)9 rc de la gráca 7. ρ < densidad en las condiciones de entrada. *n los tiempos de 8oy los medidores de caudal son muy sosticados y con una alta tecnologa, donde los fa$ricantes de$en siempre tener en cuenta las sugerencias $ásicas de las diferentes normas eistentes9 muc8os de los medidores de caudal tradicionales como el descrito en este artculo, 8an sido despla&ados o me#orados por la tecnologa de 8oy. +in em$argo,
para un análisis muy sencillo de caudales en cierto tramo de tu$era (según el alcance del proyecto que tenga cierta institución de investigación o empresarial), es muy fácil 8acerlo con los equipos tradicionales ya que posee una alta información en li$ros y revistas, como tam$i%n su $a#o costo en comparación con los mas sosticados. Vay que tener en cuenta que para el aprendi&a#e de estudiantes universitarios las instituciones preeren este tipo de equipos para su ense'an&a9 WEorqu%X, la respuesta es sencilla, por las ra&ones dadas anteriormente< costo, facilidad de información y mane#o.
MEDIDORES DE FLUJO OBJETIVOS Mostrar a los alumnos la operación de los medidores de Orificio, Venturi. Analizar la variación del coeficiente de descarga del orificio con el número de Reynolds.
INTRODUCCIÓN En la actualidad la medición del flujo es la variale m!s importante en la operación de una planta, sin esta medida el alance de materia, el control de calidad y la operación misma de un proceso continuo ser"an casi imposiles de realizar. E#isten muc$os m%todos confiales para la medición de flujo, uno de los m!s comunes es el &ue se asa en la medición de las ca"das de presión causadas por la inserción, en la l"nea de flujo, de algún mecanismo &ue reduce la sección' al pasar el fluido a trav%s de la reducción aumenta su velocidad y su energ"a cin%tica' l as placas de orificio y el Venturi estudiados en esta pr!ctica pertenecen a esta clase.
FUNDAMENTOS TEORICOS Medidores de orificio (on dispositivos &ue consisten en una reducción en la sección de flujo de una tuer"a, de modo &ue se produzca una ca"da de presión, a consecuencia del aumento de velocidad.
)aciendo un alance de energ"a entre el orificio *punto + y la sección posterior al orificio *punto -, despreciando las p%rdidas por fri cción tenemos
.....(1) /ara un fluido incomprensile y de la ecuación de continuidad
.................................() (ustituyendo - en +
.......(!) 0espejando v+ y saiendo &ue 0+ 1 0orificio
........(") En caso de &ue se consideren las p%rdidas de fricción, es necesario agregar el coeficiente de orificio 2o, teniendo lo siguiente
....(#) (iendo v+ velocidad en el orificio. (i se re&uiere conocer el 2audal
.....($) 2o 2oeficiente de orificio o coeficiente de descarga para el caudal. Este coeficiente var"a entre 3.4 y 3.4- para orificios conc%ntricos de ordes afilados y si el 5úmero de Reynolds es mayor de -3 333 y si la toma posterior est! en la vena contracta. 03 0i!metro de orificio. 0- 0i!metro de la tuer"a.
6sualmente el di!metro del orificio est! entre 73 y 849 del di!metro de la tuer"a. :a toma corriente arria dee &uedar a una distancia correspondiente a un di!metro de la tuer"a de la cara del orificio y la de corriente aajo a una distancia de 3.7 del mismo di!metro, 0-. En los medidores instalados la manera m!s simple de otener la ca"da de presión consiste en el empleo de un manómetro diferencial en ;6<. :a p%rdida de carga o p%rdidas permanentes por fricción se otienen por
...(%) /ara gases la ecuación dee modificarse mediante un factor emp"rico &ue, para el caso de comportamiento ideal es
....(&)
(iendo = la relación de las capacidades calor"ficas a presión y volumen constantes.
....(') /or lo tanto
....(1) :as ecuaciones anteriores se aplican cuando las tomas de presión est!n situadas en las ridas, + di!metro de la tuer"a antes de la placa y 3.7 di!metro despu%s, si la toma posterior est! situada despu%s de la vena contracta se utiliza un factor = &ue es función de la relación β para Reynolds mayores de -3 333.
0onde
....(11) T*o Ve+,ri Este medidor fue inventado por 2lemens )ersc$el en +>>+ y lleva el nomre de Venturi por el cient"fico italiano &ue fue el primero en e#perimentar en tuos divergentes. Este medidor es el m!s e#acto teniendo una m"nima p%rdida de presión perma? nente y permitiendo el paso de +.4 veces m!s el flujo &ue la placa de orificio. El aparato est! formado por tres secciones principales, una convergente con !ngulo menor a 8@, una sección intermedia &ue constituye la garganta o estrec$amiento y una divergente.
:a ecuación para otener la velocidad se deduce de manera similar a la de un medidor de orificio.
...(1) v+ velocidad en la garganta. 0+ 0i!metro de la garganta. 0- 0i!metro de la tuer"a.
2v 2oeficiente de descarga' su valor medio es de 3.>. :as p%rdidas de presión no recuperales son del +39 de la ca"da de presión marcada en el manómetro diferencial.
E#isten otros medidores de flujo como
Ro,-e,ro 2onsiste esencialmente de un flotador indicador &ue se mueve liremente en un tuo vertical ligeramente cónico con el e#tremo de menor di!metro en la parte inferior. El fluido entra por la parte inferior del tuo y ejerce una fuerza ascendente sore la ase del flotador' al suir el flotador permite &ue pase una determinada cantidad de flujo por el !rea anular, !rea formada entre el flotador y la pared del tuo y ser! tal &ue la ca"da de presión en ese estrec$amiento aste para e&uilirar la fuerza de gravedad y el peso del flotador, en ese momento el flotador permanece estacionario en algún punto del tuo.
:a p%rdida de presión se mantiene constante sore el i ntervalo completo del flujo. Entonces para cada flujo. El flotador alcanza una altura determinada. El tuo cónico lleva graada una escala lineal en unidades del flujo o indica el porcentaje del flujo m!#imo. :os rot!metros no necesitan tramos rectos de tuer"a antes y despu%s del punto donde se instalan.
:a ecuación correspondiente al flujo ó caudal *2a viene dada por
....(1") 2ada magnitud tiene el significado indicado en la fi gura anterior y = es el coeficiente del rot!metro. Beneralmente el rot!metro se calira con el fluido para el cual se emplear! como medidor del caudal. (in emargo, si se calira con un fluido A de densidad ρ A y despu%s se emplea para medir el caudal de otro fluido C de caudales viene dada por
ρC, la relación de
....(1#) Medidor /+0/r de f0o Este medidor es una variale simple del medidor de placa de orificio, &ue tiene como particularidad permitir &ue el fluido pase a trav%s de una sección anular, por lo tanto se encuentra entre amos respecto a su ca"da de presión permanente. 2onsiste en un cuerpo agudo localizado en el centro de un tuo de flujo y &ue permite al fluido pasar a trav%s de un !nulo provoc!ndose una contracción del !rea de flujo en la tuer"a. Esta contracción da como resultado una ca"da de presión, la cual puede ser medida en un manómetro diferencial. :os coeficientes otenidos en función del número de Reynolds se grafican en la figura 8.
:a ecuación fundamental es similar a la de los medidores tradicionales, es decir, asados en un alance de energ"a entre dos puntos situados, uno en la vena contracta *- y otro corriente arria *+.
:a ecuación otenida a partir del alance entre estos puntos es
....(1$) 0onde v+ velocidad en la tuer"a. 2 A 2oeficiente de descarga del medidor anular. 0/ 0iferencia de presiones entre los puntos *+ y *-. r densidad del fluido. (+ y (- (uperficie transversal del tuo y del !nulo, respectivamente. gc factor de conversión.
T2c+ic/ de o3er/ci4+ +. :lenar el tan&ue de alimentación $asta dos terceras partes de su capacidad. -. Acoplar el motor a la oma &ue se va a utilizar. D. Verificar &ue el tan&ue receptor tenga capacidad de recepción para reciir lo &ue se va a omear. . Alinear la tuer"a de manera de usar sólo l a l"nea de - pulg. 7. /oner a funcionar la oma y medir la cantidad de agua omeada en un cierto tiempo usando el indicador de nivel del tan&ue de alimentación y un cronómetro. 4. Al mismo tiempo tomar las lecturas de los manómetros diferenciales. 8. Medir las distancias a las &ue se encuentran colocadas las tomas de presión en los medidores orificio y venturi. >. :a operación se repite varias veces modificando el flujo con la v!lvula de descarga de la oma empleada. 0atos 0iametro del orificio 03 1 -.4D7 cm 0iametro de la garganta del Venturi 0v 1 -.3 cm
5rec/cio+es Verificar &ue durante el llenado de los tan&ues de alimentación y descarga no ocurran derrames de agua. 2ual&uier maniora en las pro#imidades de los tuos de nivel o de los tuos de los manómetros diferenciales instalados junto a los medidores de flujo, dee $acerse cuidadosamente deido a los riesgos de ruptura de los mismos.
Co+,e+ido de0 i+fore
El alumno entregar! al profesor lo siguiente a. El cuestionario resuelto. . :os datos otenidos durante la pr!ctica. c. A partir de los datos e#perimentales el valor de los coeficientes de Orificio y Venturi. d. El coeficiente de orificio y venturi a partir de correlaciones y su comparaciones con los e#perimentales. e. :as p%rdidas permanentes de presión para los medidores de Ori ficio y Venturi. f. 2onclusiones y recomendaciones.
.e tienen los siguientes datos en un tubo de @enturi( )l radio del tramo i/quierdo de la tubería es &" centímetros, el radio del tramo dereco de la tubería es igual a " centímetros, y no existe desni$el entre ambos tramos( )l manómetro indica una diferencia de presión de &%F" 2a( etermino la $elocidad del fluido en ambos tramos de la tubería(
.olución;
Problema de )ransferencia • & )n un tubo de @enturi se tiene que un área de la sección trans$ersal es de !" cm% en la sección más anca y de &0 cm% en la parte más angosta( 2or el tubo fluye agua y su descarga es de " x & n4 m4js, o sea "L-s( *alculo; • a: Las $elocidades en los dos tramos, en la parte anca y en el estreco( • b: la diferencia de presión entre los dos tramos(
