Facultad de Ingeniería y Arquitectura
PRINCIPIO DE BERNOULLI 1. OBJETIVOS:
Comprobar y aplicar el principio de Bernoulli. Demostrar experimentalmente el efecto Venturi.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO: El equipo de Venturi utiliza flujo de aire y una pequeña cantidad de agua como indicador de nivel, evitando los inconvenientes que pudieran producirse cuando se manipulan grandes cantidades de agua. El tubo de Venturi sirve para demostrar experimentalmente el efecto Venturi; cuando se hace circular un flujo de aire por el tubo de Venturi, en las columnas del manómetro se observara diferentes niveles de agua. Para ello se utiliza en el manómetro agua mezclada con un colorante líquido.
2.1. Principio de Bernoulli: El efecto Venturi se explica por el Principio de Bernoulli. Consideramos flujo laminar de un fluido, a aquel movimiento del fluido donde el mismo se traslada por capas que se desplazan unas sobre otras, de manera de que las partes no rotan
formando remolinos o vórtices. En la figura 1 se representa una sección de fluido que se desplaza en forma laminar, al aplicar la ecuación de Bernoulli a dicho fluido:
Figura 1: Esquema del efecto Venturi
Considerando el fluido en su condición ideal (incompresible), entonces se deberá mantener el caudal (cantidad de fluido por unidad de tiempo), por lo tanto:
2.2. Efecto Venturi: De manera similar, en el perfil interior será una velocidad reducida para el V3, que corresponde a una presión P3 superior a P1. Nótese que, con P3 superior a la presión atmosférica, esto corresponde a un efecto de compresión. Esto es, paraV2>V1, corresponde P2
P1 Este efecto se puede observar fácilmente con la ayuda del dispositivo mostrado en la Figura 2, que comprende tres tubos de diferentes secciones interconectados por concordancia cónica. El Figura 2: Esquema del efecto Venturi conjunto de esto se le da el nombre genérico del Venturi, aunque esta designación se puede aplicar a sistemas con muchas maneras diferentes.
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√ ( )
La velocidad del flujo (V1) de un fluido de densidad transversal A1, se determina de la siguiente manera:
Donde:
: Densidad del fluido en el manómetro
que fluye por una tubería de área
: Altura alcanzada
: Área transversal en 2
3. MATERIALES E INSTRUMENTOS: Material
Equipos
Precisión
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Considere los siguientes datos: Diámetros: Densidades: Gravedad:
Realice el siguiente montaje empleando el soporte universal, la pinza, la nuez doble y el tubo de Venturi, como se observa en la figura 3.
Figura 3: Instalación del tubo de Venturi
Prepare la mezcla de agua con colorante, utilizando una pequeña bandeja o vaso descartable. Luego vierta la mezcla, con ayuda de una jeringa, hasta una altura de 10 cm. Conecte el manómetro al tubo de Venturi utilizando las uniones de jebe. Instale la manguera de jebe al ingreso del tubo de Venturi, como se muestra en la figura. Sople por el extremo libre de la manguera y observe los niveles del agua en el manómetro. Nota: Al ser equipos delicados, opere con mucho cuidado para que no se rompan. Debe colocar el tubo en forma horizontal.
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4.1. Datos Experimentales: a) Velocidad en las secciones transversales:
Anote el desnivel alcanzado por el manómetro.
(cm)
4.2. Procesamiento de Datos: a) Velocidad en las secciones transversales:
Con los datos de la altura, halla la velocidad de entrada con la ecuación (3):
Halle las áreas de las secciones transversales con los datos adjuntados.
(cm2)
(cm2)
Con la V1, halla la velocidad V2 con la ecuación (2):
5. RESULTADOS: a) Velocidad en las secciones transversales:
6. CONCLUSIONES DEL LABORATORIO: a) ¿Qué se observo en este experimento? b) ¿Qué sucede si no hay circulación de aire en el tubo de Venturi? ¿Es posible observar el efecto Venturi? c) ¿Qué observo en las velocidades? d) ¿Depende las velocidades del área transversal?
7. BIBLIOGRAFÍA:
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