• Author / Uploaded
• Jean Pierre

Citation preview

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO 2: Venturimetro

CURSO: MECÀNICA DE FLUIDOS

SECCIÓN: TURNO: TARDE ALUMNO: NARCISO AGUIRRE , Jean Pierre CÓDIGO: 1614497 PROFESOR: Ing. Marco, POLO VILLANUEVA

29 de Mayo del 2019

Contenido 1.OBJETIVOS : ..................................................................................... 3 1.1 OBJETIVOS GENERALES : ......................................................... 3 1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS : ........................................................ 3 2. MARCO TEÒRICO : .......................................................................... 3 3. HERRAMIENTAS Y MATERIALES: ..................................................... 4 4. PROCEDIMIENTO : .......................................................................... 5 5. DATOS OBTENIDOS : ....................................................................... 6 6. OPERACIONES Y CALCULOS :........................................................... 7 6. GRAFICOS : ..................................................................................... 8 7. CONCLUSIONES: ........................................................................... 11 8. RECOMENDACIONES :................................................................... 11

1.OBJETIVOS :

1.1 OBJETIVOS GENERALES : -

Calcular las presiones totales en cada sección del venturimetro .

-

Poner en práctica la ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad.

1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS :

-

Poner en práctica la ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad.

-

Calcular las presiones estáticas en cada sección del venturimetro .

-

Calcular las presiones dinámicas en cada sección del venturimetro .

-

Observar el comportamiento de la distribución de las presiones a través del venturímetro, así como el proceso de conversión de energía.

2. MARCO TEÒRICO :

En este presente laboratorio vamos a poner en practica el principio de Bernoulli , el cual describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente . Este principo de Bernoulli nos va a indicar que la energía que posee un fluido ideal ( sin viscosidad ni rozamiento ) en circulación por un conducto cerrado permanecerá constante a lo largo de su recorrido . Para ello , vamos a utilizar un venturimetro , el cual nos va a facilitar el mejor entendimiento de la ecuación de Bernoulli . El Tubo de Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. En esencia, éste es 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 o instrumento registrador en la garganta se puede medir la caída de presión y calcular el caudal instantáneo. El efecto Venturi se explica por el Principio de Bernoulli y el principio de continuidad de masa. Si el caudal de un fluido es constante pero la sección disminuye, necesariamente la velocidad aumenta. Por el teorema de conservación de la energía, si la energía cinética aumenta, la energía determinada por el valor de la presión disminuye forzosamente. Para observar la variación de las presiones a lo largo del tubo, se conectan a él otros tubos de menor diámetro que aspiran el fluido de la sección generando una altura de líquido cuantificada mediante una gradación milimetrada. La figura 1 ilustra un tubo de Venturi y la visualización de dicho efecto . La Figura Nº1 ilustra un tubo de Venturi y la visualización de dicho efecto.

Figura Nº 1 Tubo de Venturi .

3. HERRAMIENTAS Y MATERIALES: -

Cubeta graduada de circuito cerrado con bomba sumergida.

-

Venturimetro.

( Figura Nº 2 )

-

Cronometro

( Figura Nº 3 )

-

Vernier.

( Figura Nº 4 )

-

Paño para secado.

( Figura Nº 5 )

-

Figura Nro 02

Figura Nro 03

Venturimetro .

Cronometro .

Figura Nro 04

Figura Nro 05

Vernier .

Paños para secado ,

4. PROCEDIMIENTO : -

Verificar que todo el sistema esté conectado con la cubeta graduada (en nuestro caso fue de 3 Litros) y sin fuga, encender la bomba de agua.

-

Maniobrar precavidamente las llaves de entrada y salida, y mantener los niveles en estado constante sin llenar todo los tubos manométricos.

-

Tomar las medidas de los tubos manométricos (dato de alturas)

-

medir con el vernier el centro del Venturímetro para su posterior cálculo de altura restante.

-

Tomar dato de las áreas de cada sección del Venturímetro

-

Tomar la medida del tiempo de llenado del recipiente de 3 L.

-

Repetir este proceso mínimo 5 veces (luego promediar los tiempos obtenidos).

-

Con los datos obtenidos procederemos a realizar los cálculos correspondientes

5. DATOS OBTENIDOS :

Tabla 1 ( promedio de tiempos )

Volumen (m3)

Tiempo (s)

3 x 10-3

20,5

3 x 10-3

20,3

3 x 10-3

20,43

3 x 10-3

21

3 x 10-3

22,5

Tiempo

20,946

Promedio

Tabla 2 ( alturas y secciones ) Secc.

H(m)

A(m2)

1

0,29

0,0003386

2

0,279

0,0002335

3

0,19

0,0000846

4

0,245

0,0001702

5

0,255

0,0002552

6

0,26

0,0003386

Tabla 3 ( Datos generales) Densidad del agua

𝜌

1000 kg/m3

Gravedad

g

9,81 m/seg2

6. OPERACIONES Y CALCULOS :

Para completar la tabla 2 utilizaremos las siguientes formulas : Presión Estática (PE) :

𝑃𝐸 = 𝜌𝑔ℎ

Caudal (Q) :

El caudal es constante en todas las secciones .

𝑄 = ∀/𝑇𝑝𝑟𝑜𝑚

Velocidad (V) :

𝑉 = 𝑄/𝐴

Presión Dinámica (PD) :

𝑃𝐷 = 0.5𝜌𝑣 2

Presión Total (PT) :

𝑃𝑇 = 𝑃𝐸 + 𝑃𝐷

Secc.

H(m)

PE (pa)

Q (m3/seg)

1

0,29

2844,9

2

0,279

3

A(m2)

V (m/seg)

PD(pa)

PT (pa)

0,00014323 0,0003386

0,422993021

89

2.934

2736,99

0,00014323 0,0002335

0,613385168

188

2.925

0,19

1863,9

0,00014323 0,0000846

1,692972067

1.433

3.297

4

0,245

2403,45

0,00014323 0,0001702

0,841512555

354

2.758

5

0,255

2501,55

0,00014323 0,0002552

0,561228201

157

2.659

6

0,26

2550,6

0,00014323 0,0003386

0,422993021

89

2.640

6. GRAFICOS :

VELOCIDAD - SECCION 1.8 1.6 1.4 1.2 1 VELOCIDAD - SECCION

0.8 0.6 0.4 0.2

0 0

2

4

6

8

PRESION ESTATICA - SECCION 3000 2500 2000 1500

PRESION ESTATICA SECCION

1000 500 0 0

2

4

6

8

PRESION DIANMICA - SECCION 1,600 1,400 1,200

1,000 800

PRESION DIANMICA SECCION

600 400 200 0 0

2

4

6

8

PRESION TOTAL - SECCION 3,500 3,000 2,500 2,000 PRESION TOTAL SECCION

1,500 1,000 500 0 0

2

4

6

8

CUADRO COMPARATIVO:

%𝐸 =

𝑃𝑇1 − 𝑃𝑇2 𝑃𝑇1

X

0,003152599

-0,123575659 0,060265191

0,09382722

0,10029439

X

X

-0,127129045 0,057293214

0,09096139

0,09744901

X

X

X

0,163621246

0,19349198

0,19924786

X

X

X

X

0,03571437

0,04259627

X

X

X

X

X

0,00713679

X

X

X

X

X

X

DIFERENCIA DE PRESIONES EN CADA SECCION:

-

Sabemos que el caudal del fluido ( agua ) dentro del venturimetro es constante ya que dentro de tubo venturi no hay fricción alguna. En el transcurso del recorrido del fluido dentro del tubo , el fluido atravesara por una variación de secciones que

tiene el venturimetro . El fluido al desplazarse de una sección mayor a una sección menor

aumentara su velocidad al atravesar por esta sección menor

, por

consiguiente por el teorema de la conservación de energía si la energía cinética aumenta entonces la energía determinada por la presión disminuirá . En otras palabras la perdida de presión se debe a que el fluido se desplaza de un punto a otro variando su velocidad en el transcurso de su recorrido debido a la variación de secciones .

7. CONCLUSIONES:

-

La variación de secciones conlleva a una perdida de presiones en el trascurso del recorrido del fluido.

-

Si la velocidad es mayor la presión estática disminuirá.

-

La presión se ve afectada por la velocidad que a su mismo modo se ve afectada por el área, es por eso que la velocidad a lo largo del tubo Venturi varía.

-

El principio de Bernoulli nos indica que en cualquier punto del tubo Venturi las energías totales serán las mismas. Por lo tanto, la energía se conserva durante todo el trayecto transformándose en energía potencial, cinética y de flujo.

8. RECOMENDACIONES :

-

Cuando se tiene determinado el flujo dentro del venturímetro, no mover las llaves de entrada y salida del venturímetro, si esto ocurriera, volver a realizar el experimento.

-

Realizar los cálculos en las unidades correctas.

-

Utilizar los paños para no manchar el ambiente de trabajo.

-

Utilizar mandil o guardapolvo.