UNIVERSIDAD TECNOLOGICA METROPOLITANA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE MECANICA MECANICA DE FLUIDOS
LABORATORIO MECANICA DE FLUIDOS EXPERIENCIA N°3 MEDICION DE FLUJO EN VENTURI, TOBERA Y PLACA ORIFICIO
Prof rofesora: Maria ria In Ins Ca Caria!e"o La#ora$orio "e F%&i"os Fe!'a: (()*+)(*,(
Introducción En e% si-&ien$e %a#ora$orio rea%i.are/os %a e01erien!ia n2/ero 3 %a !&a% !onsis$e en /e"ir e% !a&"a% a $ra4s "e% Ven$&r5 %a To#era 6 %a P%a!a Orifi!io7 La /e"i"a "e% !a&"a% es 8&n$o !on %a /e"i"a "e %a 1resi9n 6 %a $e/1era$&ra %a &e se rea%i.a !on /a6or fre!&en!ia en %a in"&s$ria 6 en %os %a#ora$orios "e ensa6o e in4es$i-a!i9n7 Es$o e01%i!a e% "esarro%%o &e 'a e01eri/en$a"o %a in"&s$ria "e /e"i"as "e !a&"a%es 6 %a 4arie"a" "e 1ro!e"i/ien$os e ins$r&/en$os &e se 'an "esarro%%a"o 1ara e%%o7 En -enera% %os /e"i"ores se 1&e"en !%asifi!ar en $res $i1os: O#s$r&!!i9n Gas$o Vo%&/$ri!o 6 Efe!$o "e Arras$re7 En %a 1resen$e e01erien!ia se e/1%earan /e"i"ores "e O#s$r&!!i9n ;Ven$&r5 To#era 6 P%a!a Orifi!io< %o 1ri/or"ia% "e es$a e01erien!ia es fa/i%iari.arse !on %os "is$in$os $i1os "e /$o"os &e e0is$en 1ara /e"ir es$os f%&8os &e o!&rren en !on"&!$os !erra"os %os !&a%es arro8aran "iferen$es /e"i"as "a"as s&s "is$in$as !o/1osi!iones 6 for/as &e %os 'a!en 4ariar es$as /e"i!iones ser=n re1e$i"as > 4e!es7
Objti!o" E% O#8e$i4o Genera% "e es$a e01erien!ia es fa/i%iari.ar a% a%&/no !on %os /$o"os "e /e"i!i9n "e f%&8o "e f%&i"os in!o/1rensi#%es en !on"&!$os !erra"os7 ? %os O#8e$i4os Es1e!5fi!os son: •
• •
Me"ir -as$os !on &n 4en$&r5/e$ro 1%a!a orifi!io 6 es$an&e 4o%&/$ri!o /e"i"or "e "es1%a.a/ien$o 1osi$i4o 6 fo$9/e$ro7 Cons$r&ir %as !&r4as "e !a%i#ra!i9n "e %os ins$r&/en$os7 Ana%i.ar !o/1ara$i4a/en$e %a efi!ien!ia "e %os ins$r&/en$os o /$o"os e/1%ea"os 1ara %a /e"i!i9n "e f%&8o
In"t#$#cion" % M#tri#$" Ocu&#do"
Mont#j
En e% e01eri/en$o rea%i.a"o en %a#ora$orio se &saron %os si-&ien$es /a$eria%es: • • • • • • •
• • •
Ter/9/e$ro @&in!'a "e /e"ir Cron9/e$ro Re!i1ien$e -ra"&a"o en /3 1ara /e"ir 4o%2/enes Pi.arra 6 1%&/9n 1ara ano$ar "a$os ( Es$an&es Me"i"ores: ,7 Ven$&r5/e$ro (7 To#era 37 P%a!a Orifi!io A-&a Tres /an9/e$ros &no 1or !a"a /e"i"or Bo/#a
Las ins$a%a!iones 1ara es$a e01erien!ia !ons$a "e "os es$an&es &e es$=n a "is$in$as a%$&ras %os !&a%es es$=n !one!$a"os 1or $&#er5as en "on"e se -enera e% $ras%a"o "e% f%&i"o a $ra4s "e e%%as7 A% ini!io "e &na "e %as $&#er5as ;%a &e !on$iene e% T&#o Ven$&r5 To#era 6 P%a!a Orifi!io< se en!&en$ra &na %%a4e &e es %a en!ar-a"a "e "ar e% 1aso "e% f%&i"o 6 as5 1o"er /ane8ar %a 4e%o!i"a" "e% a-&a7 A% 1rin!i1io "e es$a $&#er5a se en!&en$ra e% es$an&e &e es$a en a%$&ra e% &e !ons$a "e &n /e"i"or 1ara 1o"er sa#er %a !an$i"a" "e a-&a &e 1aso a $ra4s "e %a $&#er5a7 En es$a /is/a $&#er5a 1ri/era/en$e se en!&en$ra %a P%a!a Orifi!io %&e-o %a To#era 6 1or &%$i/o e% Ven$&r57 Son $res es$a!iones &e ser=n !on$ro%a"as 1or %os !o/1aeros en!ar-a"os "e es$os7
Mtodo$o'(# E)&ri*nt#$ En es$e e01eri/en$o se ne!esi$aron !o/1aeros %os !&a%es 'a!5an %os si-&ien$es 1ro!e"i/ien$os e% , "e#5a ni4e%ar e% ( "e#5a $o/ar %as /e"i!iones "e% es$an&e e% 3 $o/ar %os $ie/1os "e% !a&"a% %os + 6 "e#5an $o/ar %as /e"i!iones "e% Ven$&r5 %a To#era 6 %a P%a!a Orifi!io res1e!$i4a/en$e 6 e% "e#5a $o/ar %os "a$os en %a 1i.arra7 Por %o $an$o %&e-o &e $ene/os a $o"os %os !o/1aeros en s&s %&-ares "e $ra#a8o !o/en.a/os a#rien"o %a %%a4e 1ara #o$ar e% !a&"a% 6 as5 ni4e%arse e% Ven$&r5 %a To#era 6 %a P%a!a Orifi!io %&e-o &e ni4e%a/os es$os e/1e.a/os a %%enar e% es$an&e 6 as5 $o/ar %as /e"i!iones res1e!$i4as "e %as 1resiones 6 %os $ie/1os "e% !a&"a% $o"as es$as /e"i!iones "e#en 'a!erse an$es "e &e e% es$an&e %%e-&e a s& 1&n$o /=0i/o 6a &e so#re1asan"o ese 1&n$o se "es#or"a e% a-&a7 Es$as /e"i!iones %as "e#e/os 'a!er > 4e!es 1ara rea%i.ar %o &e nos 1i"en7 For*u$#" Uti$i+#d#" Vnturi
•
( g
V (
=
∆ P γ
D ,− D
(
,
QTV
=
Don"e:
A(V (
∆H = D ,− ÷ ÷ D ( g
D
D
(
,
-.
Diferen!ia "e a%$&ra "e% /an9/e$ro "e /er!&rio e01resa"o en / !o%&/nas "e @(O7 V Ve%o!i"a" /)s D Di=/e$ro / ' A!e%era!i9n "e -ra4e"a" /)s(
Ca&"a% $e9ri!o 1or e% 4en$&ri7
Don"e:
C v
=
Q R QTV
C!
Coefi!ien$e "e !a&"a% "e% 4en$&ri7 /R Ca&"a% rea% /TV Ca&"a% $e9ri!o
•
V (
Tobr#
∆H = D ,− ÷ D ( g
D
(
,
QTT
=
A(V (
Don"e: -.
Diferen!ia "e a%$&ra "e% /an9/e$ro "e /er!&rio e01resa"o en / !o%&/nas "e @(O7 V Ve%o!i"a" /)s D Di=/e$ro / ' A!e%era!i9n "e -ra4e"a" /)s(
Ca&"a% $e9ri!o 1or %a To#era
Don"e:
C T
=
Q R QTT
CT Coefi!ien$e
"e !a&"a% "e %a
$o#era7 /R Ca&"a% rea% /TT Ca&"a% $e9ri!o
P$#c# Ori0icio
•
C c
=
A(
Coefi!ien$e "e Con$ra!!i9n
A* Don"e: ( g
=
V (
∆H D D ÷
-.
Diferen!ia "e a%$&ra "e% /an9/e$ro "e /er!&rio e01resa"o en / !o%&/nas "e @(O7 V Ve%o!i"a" /)s D Di=/e$ro / ' A!e%era!i9n "e -ra4e"a" /)s( Cc Coefi!ien$e "e Con$ra!!i9n
D
,
− C c
(
*
,
QTO
=A
*
∆H D ,− ÷ D ( g
Ca&"a% $e9ri!o 1ara e% orifi!io
D
*
,
C *
=
Q R QTO
Don"e: C1
Coefi!ien$e "e !a&"a% "e% orifi!io7 /R Ca&"a% rea% /TO Ca&"a% $e9ri!o
D#to" E)&ri*nt#$"
Mu"tr#
2 Vnturi 3c*4
, ( 3 + > •
3H , 3H * 3H 3 (H ,>7+
2 Tobr# 3c*4
H7+ ,* H7> ,* H7 >7 7
2 P$#c# Ori0icio 3c*4
> +7( 7( >37( >7 >7+ ++7( 3>7,
Ti*&o 5
Ti*&o 6
Ti*&o 7
Ti*&o Pro*dio 3"4
,(7(3 ,(7+( ,,7 ,37 ,(7H ,37+H ,7+ ,H7>>
,(7H+ ,37, ,(7+H ,37,3 ,37, ,37> ,>H ,H7>
,,7+> ,7, ,37( ,373+ ,37(3 ,7** ,7*> ,H7(
,(7(+ ,373 ,(7+3 ,373> ,(7H+ ,37>, ,7+* ,H7
A'ora !o/o %os "a$os es$=n /e"i"os en !/'- "e#e/os 1asar es$os /is/os a /!a $enien"o %o si-&ien$e: * //'- ,*33 /!a7
Mu"tr#
, ( 3 + >
2 Vnturi 3*c#4
+73**H +7+( +73**H +73> +73**H +7*(H* 37H, (7+,+
2 Tobr# 3*c#4
,7(H,( ,73+H( ,733(* ,73+H( ,73*> ,7,>(+ *7H+, *7+H>*
2 P$#c# Ori0icio 3*c#4
,*7*,> ,*7((,( ,*73+, ,,73*> ,*7HH H73,*+ 7+*(> +7,>+
Ti*&o 5
Ti*&o 6
Ti*&o 7
Ti*&o Pro*dio 3"4
,(7(3 ,(7+( ,,7 ,37 ,(7H ,37+H ,7+ ,H7>>
,(7H+ ,37, ,(7+H ,37,3 ,37, ,37> ,>H ,H7>
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Di8*tro"
D,;/< D()D*;/<
Vnturi
Tobr#
Ori0icio
*7*3>, *7*,
*7*3>, *7*((
*7*3>, *7*,+
Por %o $an$o a'ora sa#ien"o es$os 4a%ores !a%!&%a/os %a 4e%o!i"a" /e"ia /e"ian$e es$a for/&%a:
V$ocid#d Mdi#
Mu"tr#
V* Vnturi 9*:";
, ( 3 + >
V* Tobr# 9*:";
,*3+++ ,*+3> ,*3+++ ,*>( ,*3+++ ,**>( >7H(H+ 7,3(*
V* P$#c# Ori0icio 9*:";
+33+H + +,H + +3* +7,* 7+>*3 373,3
,+H, ,73(, ,7((* ,+7*HH ,+ ,373H ,(7(H ,*7,H>
A'ora "e#e/os sa!ar e% !a&"a% rea% 6 !o/o "a$o e% es$an&e $en5a "i/ensi9n "e >*0*0 !/7 Por $an$o s& 4o%&/en era "e V*7*(/J3 C#ud#$ R#$
KR Vo%&/en) Tie/1o Tie/1o 1ro/e"io s ,(7(+ ,373 ,(7+3 ,373> ,(7H+ ,37>, ,7+* ,H7
Ca&"a% Rea% ***,H+H ***,> ***,H,+ ***,H3 ***,>+3 ***,3 ***,++ ***,((*
L&e-o "e$er/ina/os %as /e"i"as "e% !a&"a% $e9ri!o7 C#$cu$o d C#ud#$ Tórico
KTO reaVe%o!i"a" Me"ia rea ;1iD(<) Area 4en$&ri *7***(*, / ( Area $o#era *7***3> / ( Area orifi!io *7***, / (
Vnturi
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Ori0icio
***(*> ***(,3 ***(*> ***(,* ***(*> ***(*( ***,> ***,3
**(*( **(*> **(*+ **(*> **(*3 **(* **,H* **,3
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? 1or &%$i/o !a%!&%a/os e% !oefi!ien$e !a&"a%7 C#$cu$o d$ Co0icint C#ud#$
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Vnturi
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P$#c# Ori0icio
, ( 3 + >
*7H,> *7>3>H *7H(* *7>+3> *7>H*> *7>+HH *7H(H *>+3,
*7*HH *7*>+H *7*H3 *7*>( *7*H,( *7*>3 *7*>, *7*>H,
*7+H3 **3 *+*H ** *,+ *, *( *>
0,02
0,015
Serie1 Serie2
0,01
Serie3
0,005
0 0,002
0,0018 0,0019 0,0018 0,0019 0,0017 0,0017 0,0012
mca v/s Qreal 120.000 100.000 80.000
Serie1
60.000
Serie2
40.000
Serie3
20.000 0
6 9 2 9 5 6 2 9 7 9 7 8 7 4 6 2 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 ,
An8$i"i" d r"u$t#do" Ana%i.an"o %os "a$os "a"os 1&e"o !o/en.ar "i!ien"o &e %a 1%a!a orifi!io es %a &e $iene /a6or a%$&ra 6 /a6or 4e%o!i"a" /e"ia &e %os o$ros "os7 E% "is1osi$i4o &e 1osee /a6or 4a%or en e% !a&"a% $e9ri!o es %a To#era Con res1e!$o a% -rafi!o "e !oefi!ien$e "e !a&"a% 4)s K rea% %a To#era se o#ser4a !on 4a%ores /&6 #a8os en !o/1ara!i9n !on %os o$ros "os $a/#in se 1&e"e 4er &e %os 4a%ores "e% Ven$&ri 6 "e %a P%a!a Orifi!io no se en!&en$ran en %5nea re!$a "e#i"o a /e"i!iones en e% %a#ora$orio erra"as o sea 1or error '&/ano7
Conc$u"ión Con!%&6en"o es$e infor/e 1&e"o "e!ir &e %os o#8e$i4os 1ro1&es$os 1or e% %a#ora$orio 6 %a 1rofesora 1&"ieron %o-rarse "e /anera efi!a. en %a rea%i.a!i9n "e es$e7 E% o#8e$i4o f&n"a/en$a% "e es$e %a#ora$orio "es1&s "e 'a!er %os "is$in$os !=%!&%os 6 %%e-ar a "e$er/ina"os res&%$a"os era re!ono!er !&a% era e% "is1osi$i4o /as efi!ien$e en$re e% Ven$&ri %a To#era 6 %a P%a!a Orifi!io 1or %o $an$o "es1&s "e ana%i.ar %os "a$os 6 4er %os -r=fi!os 1&e"o "e!ir &e e% /as efi!ien$e es e% /e"i"or "e -as$o Ven$&ri 6a &e 1resen$a %os !oefi!ien$es /as efi!a!es "e %os /e"i"ores es$&"ia"os7 Con res1e!$o a %as 4e%o!i"a"es "e %os /e"i"ores se 1&e"e "e!ir &e son re%a$i4a/en$e !er!anas a&n&e en %a 1%a!a orifi!io se no$a !%ara/en$e &e es %a &e e% f%&i"o in-resa !on /a6or 4e%o!i"a"7 La To#era es %a &e $iene e% /enor !oefi!ien$e "e es$a /anera in"i!a &e %a re%a!i9n en$re e% !a&"a% rea% 6 e% !a&"a% $e9ri!o es %a /as #a8a7 De#i"o a %a for/a "e %os ins$r&/en$os se 1&e"e "ar !&en$a &e %a 1%a!a orifi!io 1osee &na -ran 1er"i"a "e 1resi9n "e#i"o a re/o%inos "e#a8o "e es$a en !a/#io !on e% Ven$&ri no s&!e"e es$e s&!eso !on esa f&er.a7 Por %o $an$o si "eseo o!&1ar &n ins$r&/en$o /=s efi!a. 6 !on /=s 1er/anen!ia "e#o re!&rrir a% Ven$&ri7
Bib$io'r#0=#
•
Te0$o G&5a "e La#ora$orio "e Me!=ni!a "e F%&i"os7
•
'$$1:))es7ii1e"ia7or-)ii)Efe!$oVen$&ri
