Práctica 7 tubo de venturi

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
PRACTICA Nº 07
“MEDIDORES DE FLUJO, VENTURIMETRO, ORIFICIO EN TUBERIAS Y ROTAMETRO”
ASIGNATURA: OPERACIONES UNTARIAS I
SIGLA: AI-342
PROFESOR DE TEORÍA: Ing. JORGE MALÀGA JUÀREZ
PROFESOR DE PRACTICA: Ing. ANNA ELINOR ZEGARRA VILA
INTEGRANTES:
· RONDINEL ROBLES, YALS
· FLORES CHÁVEZ, JHONER
DIA DE PRÁCTICA: JUEVES 7.00-10.00 AM
FECHA DE ENTREGA: 18/12/18
AYACUCHO - PERU
2018
MEDIDORES DE FLUJO, VENTURIMETRO, ORIFICIO EN TUBERIAS Y ROTAMETRO
I. OBJETIVOS 
1.1. OBJETIVOS GENERALES
· Realizar la calibración de los equipos de medición de flujo, Venturi metro, orificio y rotámetro. 
· Comparar la medición de flujo, de los diferentes equipos de medición
1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
· Verificar la distribución de carga estática a través del tubo Venturi y comparar los resultados con los cálculos teóricos. 
· Determinar el coeficiente de descarga, para un tubo de Venturi y un medidor de orificio en cañería, para diferentes caudales de flujo y evaluar su comportamiento con el número de Reynolds. 
· Determinación de la ecuación de calibración del rotámetro.
· Comparar la caída de presión de los equipos de medición de flujo y accesorios de conexión. 
II. REVISION BIBLIOGRAFICA
2.1. MEDIDORES DE FLUJO
Un medidor de caudal es un aparato que determina, generalmente por una simple medida, la cantidad (en peso o volumen) que por unidad de tiempo pasa a través de una sección transversal dada. Entre estos medidores de caudal están el orificio de aforo, la tobera, el venturímetro, el rotámetro y el vertedero de aforo. 
a. FACTORES DE ELECCION DEL TIPO DE MEDIDIOR DE FLUJO
· Intervalo de medición 
· Exactitud requerida
· Pérdida de presión 
· Tipo de fluido 
· Tipo de medición
· Calibración
· Medio ambiente
· Lugar de ubicación
b. TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO
MEDIDORES DE CABEZA VARIABLE
· Tubo de venturi
· Placa de Orificio
MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE
· Rotámetro
· Fluxometro de turbina
· Fluxometro de vortice
· Fluxometro electromagnético
· Fluxometro de Ultrasonido
· Fluxometro de velocidad
	-Tubo de Pitot
	-Anemómetro de Copas
	-Anemómetro de Alambre Caliente
MEDIDORES DE FLUJO MASICO:
El medidor de masa inferencial que mide por lo común el flujo volumétrico del fluido y su densidad por separado. 
Medidor de masa “verdadero”, que registra directamente el flujo en unidad de masa. Algunos medidores de flujo másico son:
· El medidor de efecto Magnus.
· El medidor de momento transversal para flujo axial
· El medidor de gasto de masa de momento transversal para flujo radial.
· El medidor de gasto de masa de momento transversal.
· El medidor térmico de gasto de masa giroscópico. (1)
2.2. ORIFICIOS DE AFORO EN UN RECIPIENTE
El orificio de aforo se utiliza para medir el caudal que sale de un recipiente o que pasa a través de una tubería. El orificio, en el caso de un recipiente, puede hacerse en la pared o en el fondo. Es una abertura, generalmente redonda, a través d ela cual fluye el líquido, como se ve en la figura 1, y que puede ser de arista viva y redondeada. Él área del orificio es el área de la abertura. Con el orificio de arista viva el chorro fluido se contrae en una distancia corta de aproximadamente diámetro y medio aguas abajo del orificio. El fluido que se aproxima al orificio, por eso conserva la velocidad una componente radial que disminuye el área del chorro. La sección transversal en la que la contracción es mayor se llama sección contraída. Las líneas de corriente en esta sección son paralelas y la presión es la atmosférica. La altura H por encima del orificio se mide desde el centro del orificio hasta la superficie libre. Se supone que la altura permanece constante. Aplicando la ecuación de Bernoulli desde el punto 1, en la superficie libre, hasta el centro de la sección contraída, punto 2, y tomando como origen de presiones y alturas la atmosférica y el punto 2, respectivamente, tendremos, despreciando las pérdidas:
Pero esto es solo la velocidad teórica, ya que las pérdidas entre los dos puntos, se ha despreciado. La relación entre la velocidad real Vo y la teórica Vt se denomina coeficiente de velocidad Co, que es:
El caudal real por el orificio Qo, será el producto de la velocidad real en la sección contraída por el área del chorro, La razón entre el área del chorro A2 en la sección contraída y el área del orificio Ao se expresa por otro coeficiente llamado coeficiente de contracción Co.
Como no hay modo de calcular la energía que se pierde entre los puntos 1 y 2, el coeficiente Co, debe ser determinado experimentalmente. Varía entre 0.92 y 0.99 para los orificios, la contracción no puede calcularse y entonces deberán usarse los resultados obtenidos en experimentos. (1)
2.3. VENTURÍMETRO
El tubo de Venturi, que se representa en la figura 3, es un elemento deprimógeno, cuya función es provocar una diferencia de presiones. Siendo el caudal Q una función de dicha diferencia, midiendo ésta se puede calcular el valor de Q. Otros elementos deprimógenos también utilizados para medir caudales en conexión con un manómetro diferencial son la toberas y diafragmas. Consta de tres partes: una convergente, otra de sección mínima o garganta, y finalmente una tercera parte divergente. La sección transversal del Venturi suele ser circular, pero puede tener cualquier otra forma. Se mide la diferencia de presiones entre la sección 1, aguas arriba de la parte convergente, y la sección 2, garganta del venturi, utilizando un solo manómetro diferencial, como en la figura 3, o dos manómetros simples. (2)
Despreciando en primera aproximación las pérdidas, la ecuación de Bernoulli nos dará: (2) 
Ecuación general
2.4. ROTAMETRO: El rotámetro es un medidor de área variable que consta de un tubo transparente que se amplia y un medidor de "flotador" (más pesado que el líquido) el cual se desplaza hacia arriba por el flujo ascendente de un fluido en la tubería. El tubo se encuentra graduado para leer directamente el caudal. La ranura en el flotador hace que rote y, por consiguiente, que mantenga su posición central en el tubo. Entre mayor sea el caudal, mayor es la altura que asume el flotador. (3)
El fluido corre hacia arriba a través de un tubo libre y ejerce una fuerza ascendente sobre la base del flotador que al subir permite que pase una determinada cantidad de flujo por el área anular, y será tal que la caída de presión en ese estrechamiento, baste para equilibrar la fuerza de gravedad y el peso del flotador, en ese momento el flotador permanece estático en algún punto del tubo.
Las fuerzas que actúan sobre el flotador están representadas en la figura (3)
Donde:
· Vf: volumen del flotador.
· ρf: densidad del flotador.
· ρ: densidad del líquido. 
· C: coeficiente de arrastre del fluido sobre el flotador. 
· Af: área de la sección del flotador. 
· v: velocidad del fluido.
En las condiciones de equilibrio se cumple que:
Resolviendo las ecuaciones anteriores, resulta:
El rotámetro al ser un diafragma de orificio variable tendrá como éste, un coeficiente de descarga que englobará el reparto desigual de velocidades, la contracción de la vena del fluido, las rugosidades de la tubería, etc. Por conveniencia
Por lo tanto, teniendo en cuenta el área de sección interior del tubo (Aw), el caudal será:
Una ecuación para determinar el caudal, teniendo en cuenta las características del rotámetro y las condiciones durante la medición de flujos es:(4)
III. PROCEDIMIENTOS
1. Preparar el suministro del fluido (agua), mediante un tanque de alimentación.
2. Hacer el reconocimiento de accesorios, dispositivos de medición de flujo y las tomas piezométricas en el equipo, así como con la forma de operación.
3. Verificar que no exista burbujas de aire en la línea de tubería y en los manómetros, abriendo las válvulas de control de flujo y accionando la bomba para que circule el fluido por el sistema.
4. Abrir las válvulasde los manómetros para eliminar el aire y cerrar las válvulas de control de flujo cuando no se aprecie burbujas de aire en los tubos.
5. Ajustar las alturas de agua, en las tomas piezométricas de los manómetros de los dispositivos de medición de flujo, regulando las alturas para un flujo máximo y mínimo.
6. Poner en funcionamiento la bomba para un caudal mínimo de lectura en el rotámetro.
7. Determinar los caudales correspondientes, midiendo volúmenes por cada tiempo, y lecturas manométricas, en el Venturi, medidor de orificio y accesorios, por cada lectura del rotámetro, aumentando gradualmente el caudal regulando la válvula de control.
8. Tomar la temperatura del fluido
IV. CUADRO DE DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO
T H2O: 21ºC
CUADRO Nº1 : Datos obtenidos en laboratorio para el %Erot
	N° 
	Erot
	V(ml)
	t(s)
	Q(ml/s)
	 
	
0
	123
	2.35
	52.3404
	1
	
	129
	2.41
	53.5270
	 
	
	125
	2.36
	52.9661
	 
	
2
	250
	3.12
	80.1282
	2
	
	189
	2.30
	82.1739
	 
	
	215
	2.63
	81.7440
	 
	
4
	290
	2.30
	126.0869
	3
	
	347
	2.77
	125.2707
	 
	
	290
	2.31
	125.5411
	 
	
6
	440
	2.35
	187.2340
	4
	
	440
	2.35
	187.2340
	 
	
	450
	2.41
	186.7219
	 
	
8
	377
	1.74
	216.6667
	5
	
	355
	1.64
	216.4634
	 
	
	360
	1.66
	216.8675
	 
	
10
	425
	1.34
	317.1641
	6
	
	424
	1.33
	318.7969
	 
	
	430
	1.36
	316.1764
CUADRO Nº2: Datos obtenidos en laboratorio para venturi
	Nº
	Erot
	HA
	HB
	HC
	HD
	HE
	HF
	HG
	HH
	HI
	HJ
	HK
	1
	0
	81
	80
	79
	78
	78
	79
	79
	80
	81
	81.5
	82
	2
	2
	82.5
	82
	79
	76
	77.5
	78
	79
	81
	83
	84
	84.5
	3
	4
	83
	82
	77
	68
	70
	71
	75
	78
	80
	81.5
	82
	4
	6
	95
	92
	81.5
	68
	70
	74
	80
	86
	88
	90
	91
	5
	8
	111
	108
	92
	68
	73
	80
	91
	98
	101
	103
	105
	6
	10
	125
	120
	97
	67
	71
	85
	98
	107
	111
	114
	116
	
CUADRO Nº3: Datos obtenidos en laboratorio para orifico
	Nº
	Erot
	Hc
	HD
	1
	0
	118
	116
	2
	2
	119
	135
	3
	4
	121
	107
	4
	6
	138
	110
	5
	8
	147
	104
	6
	10
	170
	110
V. CALCULOS Y RESULTADOS
A. Para hallar el % Erot
1. Calculo para el caudal promedio y en 
Para hasta 
2. Convirtiendo el caudal a L/min
3. Hallando el % Erot
GRAFICO Nº 1 : De la curva de calibración(lineal)
ECUACION DE CALIBRACION:
y = 1.5339x + 2.1408
R² = 0.9639
B. MEDIDOR DE CAUDAL VENTURI
1. ECUACION PAR/A DETERMINAR LA VD 
Remplazando 1 en 2 y despejando VD
2. HALLAR EL AREA DE 
3. HALLAR EL AREA DE 
4. HALLAR EL CAUDAL DE VENTURI (QV)
5. HALLANDO CAUDAL (Q)
Con el mismo procedimiento se halla el QV, para todas las escalas
6. HALLAR EL %E DEL CAUDAL
7. HALLAR EL COEFICIENTE DE DESCARGA EXPERIMENTAL 
Con el mismo procedimiento se halla el CV, para todas las escalas
8. HALLAR EL PORCENTAJE DE ERROR DEL COEFICIENTE DE DESCARGA (CV)
9. HALLAR LA VELOCIDAD (VD), REMPLAZANDO EN LA ECU (3).
)
Con el mismo procedimiento se halla el , para todas las escalas
10. HALLAR EL 
Con el mismo procedimiento se halla el , para todas las escalas.
CUADRO Nº4: Resultados del medidor de caudal de venturi
	N° 
	Erot
	 hA
	 hD
	(HA-HD)m
	Q(m3/s)
	QV (m3/s)
	Cvt
	Cvexp
	%Ecv
	VD(m/s)
	N°Re
	
	1
	0
	81
	78
	0.003
	
	
	0.95
	1.0000
	5.2632
	0.2621
	4250.4602
	
	2
	2
	82.5
	76
	0.0065
	
	
	0.95
	0.9999
	5.2526
	0.3859
	6258.1175
	
	3
	4
	83
	68
	0.015
	
	
	0.95
	0.9999
	5.2526
	0.5861
	9504.7491
	
	4
	6
	95
	68
	0.027
	
	
	0.95
	0.9999
	5.2526
	0.7864
	12753.0023
	
	5
	8
	111
	68
	0.043
	
	
	0.95
	1.0000
	5.2632
	0.9924
	16093.6921
	
	6
	10
	125
	67
	0.058
	
	
	0.95
	0.9999
	5.2526
	1.1526
	18691.6461
	
GRAFICO Nº 2: Distribución vs las alturas leídas
GRAFICO Nº 3: N°Re VS cv teor, cv exp
C. MEDIDOR DE CAUDAL DE ORIFICIO
1. ECUACION PARA DETERMINAR LA VD 
Remplazando 1 en 2 y despejando VD
2. HALLAR EL AREA DE 
3. HALLAR EL AREA DE 
4. HALLANDO EL CAUDAL (Q)
5. HALLAR EL CAUDAL DE ORIFICIO (QO)
Con el mismo procedimiento se halla el QO, para todas las escalas.
6. HALLAR EL PORSENTAJE DE ERROR DEL CAUDAL
7. HALLAR EL COEFICIENTE DE DESCARGA EXPERIMENTAL CO exp 
Con el mismo procedimiento se halla el CO, para todas las escalas
8. HALLAR EL PORCENTAJE DE ERROR DEL COEFICIENTE DE DESCARGA 
(CV)
9. HALLAR LA VELOCIDAD (VD), REMPLAZANDO EN LA ECU (3).
Con el mismo procedimiento se halla el , para todas las escalas
10. HALLAR EL N°Re
11. 
12. 
Con el mismo procedimiento se halla el , para todas las escalas
TABLA Nº 5: Resultados del medidor de orificio
	N°
	Erot
	 hC
	 hD
	 ( )m
	Q(m3/s)
	Qo (m3/s)
	Co t
	Coexp
	%Eco
	VD
	N°Re
	1
	0
	118
	116
	0.002
	
	
	0.61
	1.00
	63.93
	0.2031
	4117.0759
	2
	2
	119
	135
	0.016
	
	
	0.61
	1.00
	63.93
	0.5743
	11641.7364
	3
	4
	121
	107
	0.014 
	
	
	0.61
	0.9999
	63.92
	0.5373
	10891.7029
	4
	6
	138
	110
	0.028
	
	
	0.61
	0.9999
	63.92
	0.7598
	15402.0396
	5
	8
	147
	104
	0.043
	
	
	0.61
	0.9999
	63.92
	0.9416
	19087.3394
	6
	10
	170
	110
	0.06
	
	
	0.61
	0.9999
	63.92
	1.1122
	22545.6021
GRAFICO Nº 4: coeficiente de descarga
VI. CONCLUSIONES
Tener en cuenta que los Medidores de Flujos son dispositivos, el cual pueden ser utilizado en muchas aplicaciones tecnológicas y aplicaciones de la vida 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 solventar o solucionar problemas o situaciones con las cuales son comunes.
Reconocer que con la ayuda de un medidor de flujo se pueden diseñar equipos para aplicaciones específicas o hacerle mejoras a equipos ya construidos y que estén siendo utilizados por empresas, en donde se desee mejorar su capacidad de trabajo utilizando menos consumo de energía, menos espacio físico y en general muchos aspectos que le puedan disminuir pérdidas o gastos excesivos a la empresa en donde estos sean necesarios. 
El Tubo de Venturi es un dispositivo que por medio de cambios de presiones puede crear condiciones adecuadas para la realización de actividades que nos mejoren el trabajo diario, como lo son sus aplicaciones tecnológicas
VII. BIBLIOGRAFIA
1. Mecánica de fluidos/ medidores de caudal/ I. Martín, R. Salcedo, R. Font. 01/01/2011
2. Mataix, C.; Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas; Editorial Harper y Row Publishers INC.; segunda edición; New York; 1986(pag. 141-145)
3. Streeter, Wylie; Mecánica de fluidos; Editorial Libros Mc Graw-Hill de México; Cuarta edición; México; 1970 (pag. 448-464)
4. Guía de prácticas: Operaciones Unitarias I /Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga /Escuela de Formación profesional de Ing. Agroindustrial/ Ing. Jorge Málaga Juárez
VIII. CUESTIONARIO
Mencione ¿Qué dispositivos de medición de flujo son más recomendables para la medición de grandes caudales de flujo y cuales para caudales pequeños en tuberías? Explicar ¿por qué?
BOQUILLA O TOBERA DE FLUJO
Es una contracción gradual de la corriente de flujo seguida de una sección cilíndrica recta y corta. Debido a la contracción pareja y gradual, existe una pérdida muy pequeña. A grandes valores de Reynolds (106) C es superior a 0.99.
La tobera de flujo, es un instrumento de medición que permite medir diferencial de presiones cuando la relación de ß, es demasiado alta para la placa orificio, esto es, cuando la velocidad del flujo es mucho mayor y las pérdidas empiezan a hacerse notorias.
Luego, al instalar un medidor de este tipo se logran mediciones mucho más exactas. Además este tipo de medidor es útil para fluidos con muchas partículas en suspensión o sedimentos, su forma hidrodinámica evita que sedimentos transportados por el fluido queden adheridos a la tobera.
FLUXÓMETRO DE TURBINA
El fluido provoca que el rotor de la turbina gire a una velocidad que depende de la velocidad de flujo. Conforme cada una de las aspas de rotor pasa a través de una bobina magnética, se genera un pulso de voltaje que puede alimentarse de un medidor de frecuencia, un contador electrónico u otro dispositivo similar cuyas lecturas puedan convertirse en velocidad de flujo. Velocidades deflujo desde 0.02 L/min hasta algunos miles de L/min se pueden medir con fluxómetros de turbina de varios tamaños.
FLUXÓMETRO DE VÓRTICE
Una obstrucción chata colocada en la corriente del flujo provoca la creación de vórtices y se derrama del cuerpo a una frecuencia que es proporcional a la velocidad del flujo. Un sensor en el fluxómetro detecta los vórtices y genera una indicación en la lectura del dispositivo medidor.
Unos sensores colocados dentro del medidor detectan las variaciones de presión alrededor de los vórtices y generan una señal de voltaje que varía a la misma frecuencia que la de derramamiento del vórtice. La señal de salida es tanto un cadena de pulsos de voltaje como una señal analógica de cd (corriente directa). Los sistemas de instrumentación estándar con frecuencia utilizan una señal analógica que varía desde 4 hasta 20 mA cd (miliamperes de cd). Para la salida de pulso el fabricante proporciona un fluxómetro de factor-K que indica los pulsos por unidad de volumen a través del medidor.
Los medidores de vórtice pueden utilizarse en una amplia variedad de fluidos incluyendo líquidos sucios y limpios, así como gases y vapor.
Caudal(L/min) vs Erot(L/min) 
0	2	4	6	8	10	3.1766000000000001	4.8808999999999996	7.5378999999999996	11.223699999999999	12.9999	19.0427	
Erot 0	81	80	79	78	78	79	79	80	81	81.5	82	Erot 2	82.5	82	79	76	77.5	78	79	81	83	84	84.5	Erot 4	83	82	77	68	70	71	75	78	80	81.5	82	Erot 6	95	92	81.5	68	70	74	80	86	88	90	91	Erot 8	111	108	92	68	73	80	91	98	101	103	105	Erot 10	125	120	97	67	71	85	98	107	111	114	116	
Cvt	4250.4602000000004	6258.1175000000003	9504.7491000000009	12753.0023	16093.6921	18691.646100000002	0.95	0.95	0.95	0.95	0.95	0.95	Cvexp	4250.4602000000004	6258.1175000000003	9504.7491000000009	12753.0023	16093.6921	18691.646100000002	1	0.99990000000000001	0.99990000000000001	0.99990000000000001	1	0.99990000000000001	
Co t	4117.0758999999998	11641.7364	10891.7029	15402.0396	19087.339400000001	22545.6021	0.61	0.61	0.61	0.61	0.61	0.61	Coexp	4117.0758999999998	11641.7364	10891.7029	15402.0396	19087.339400000001	22545.6021	1	1	0.99990000000000001	0.99990000000000001	0.99990000000000001	0.99990000000000001