Universidad Nacional Experimental del Tchira

Vicerrectorado Acadmico

Decanato de Docencia

Departamento de Ing. Ambiental

Laboratorio de Ambiental I

Eleccin de medidor de caudal de flujo interno por su precisin entre el Tubo Venturi o La placa Orificio.Hecho por: Prez Ricardo 19.881.607; Serrano Martn 19.975.536; Surez Henry 24.693.014.Seccin: 12

San Cristbal, 05 de noviembre de 2014

Resumen

La medicin del caudal que transcurre por tuberas, tiene una gran importancia en el mundo moderno. Para diversos procesos industriales, la cantidad de fluido que se procesa debe estar entre un rango establecido para mantener las operaciones ptimamente, por lo que monitorear el flujo regularmente es muy importante para evitar prdidas. Hay muchos tipos de medidores de caudales, sin embargo los mas econmicos y prcticos son los medidores de caudal de flujo interno, estudiados en la presente prctica, donde se mide su eficacia a travs del Coeficiente de Descarga, mientras ste se acerque ms a la unidad, ms preciso ser el medidor de caudal. Se determin el valor del Coeficiente de Descarga para el tubo Venturi y la Placa Orificio experimentalmente, los cuales fueron 0,89 y 0,52 respectivamente, por lo que el tubo Venturi resulta ms preciso. Palabras clave: Caudal, Venturi, Placa Orificio, Coeficiente de Descarga.1. Objetivo General

Determinar que medidor de caudal de flujo interno es ms preciso entre el Tubo Venturi o La placa Orificio.

. 2. Proceso Experimental y Datos

Para determinar el Caudal se us un Banco Hidrulico y un equipo de medidores de caudal integrado por un tubo Venturi, un difusor y una Placa Orificio, de los cuales se determin el coeficiente de descarga slo al tubo Venturi y a la placa orificio. A continuacin en las siguientes figura se explica las partes del equipo mencionado anteriormente.

Figuras 1 y 2, exterior (izq) e interior (der) del Banco Hidrulico Respectivamente.

Figura 3, Medidor de caudal integrado con Tubo Venturi, con Difusor y placa Orificio.

2.1 Proceso experimentalPara el uso del Banco Hidrulico:1. Se Verific que la vlvula de alimentacin del banco hidrulico (o en su defecto el volumtrico) y la vlvula de control (descarga), estaba cerrada.

2. Se abri la vlvula de control 1/3 de su apertura total (aproximadamente dos vueltas) y se encendi la bomba de alimentacin del banco.

3. Se abri totalmente y en forma lenta la vlvula de alimentacin del banco; cuando el equipo estuvo lleno de agua y libre de burbujas de aire, se cerr totalmente la vlvula de control de manera que el flotador descendi al tope inferior del tubo cnico.

4. Se retir la tapa del gusanillo que se encuentra en el extremo del tubo mltiple de vidrio, conectando la bomba manual de aire e introduciendo el aire hasta que la altura de los piezmetros alcanz 240 mm. en la escala del tablero. Se Repuso la tapa del gusanillo.

5. Se abri la vlvula de control de manera que el flotador del rotmetro se ubicara en la primera altura indicada en la tabla 1 de datos, 6. Se procedi a medir las alturas de los piezmetros de los medidores: Venturi y placa orificio, y se repiti la experiencia desde el paso 5 hasta la ltima altura.2.2 Datos ExperimentalesTabla1: Datos obtenidos experimentalmente del Banco Hidrulico y los medidores de Caudal. Datos del Banco hidrulico.

Altura rotmetro (cm.)Masa de agua (Kg.)Tiempo (s)Alturas piezomtricas (m.)

hAhBhE

207,515,90,3560,1460,335

187,516,980,3260,1610,321

167,517,50,3230,1750,309

147,522,410,3050,1950,293

127,528,230,2940,2080,283

107,531,550,2920,2190,264

87,537,090,2530,2270,266

3. Clculos

De la ecuacin de Bernoulli y de la ecuacin de la continuidad se obtiene la siguiente expresin:

(1)

La cul es la velocidad terica a la que sale el fluido (en este caso agua a 24 C) tanto del tubo Venturi, como de la placa orificio. Donde:

g= Gravedad= 9,81m/s

h1= Altura primaria del Piezmetro (A E)

h2= Altura secundaria del piezmetro (B F)

A2=rea transversal a la salida (sea del tubo Venturi o de la palca orificio)

A1=rea transversal a la entrada (sea del tubo Venturi o de la palca orificio)

Ahora bien, el producto de la velocidad anterior (V2) y el rea transversal a la salida (A2) se obtiene el Caudal Terico.

(2)

Hallando el Caudal Real, se puede obtener el Coeficiente de descarga de la siguiente manera:

(3)

Por lo tanto, el Coeficiente de Descarga es la relacin entre el Qreal y el Qterico:

(4)

4. Resultados

Resultados.

Altura rotmetro (cm.)Caudal real, QR (m3/s)Caudal terico QT, Coeficiente de descarga CD y Coeficiente de descarga promedioCP

VenturiPlaca Orificio

QT (m3/s)CDQT (m3/s)CD (m3/s)

200,0004720,0004400,9134080,0007540,526768

180,0004420,0003900,9649330,0006850,542356

160,0004290,0003730,9787010,0006360,567230

140,0003350,0003190,8954440,0005450,516983

120,0002660,0002820,8039270,0004810,464827

100,0002380,0002590,7807570,0003830,521375

CD(PROM)= 0,889CD(PROM)= 0,523

Datos adicionales.

VenturiPlaca orificio

V2A2V2A2

2,5750,0002012,8580,000314

2,2830,0002012,5990,000314

2,1840,0002012,4110,000314

1,8640,0002012,0660,000314

1,6480,0002011,8240,000314

1,5180,0002011,4550,000314

0,9060,0002011,3090,000314

A continuacin se describen los Grficos 1 y 2, correspondientes a la relacin entre los caudales, tanto real como terico, de la placa orifico y del Tubo Venturi respectivamente. Donde la pendiente de la recta representa el coeficiente de descarga.

5. Discusin de resultados.Experimentalmente se determin qu el coheficiente de descarga del tubo Venturi es mayor que el de la placa orificio, se sabe que cuando mayor es el valor del coeficiente de descarga a una misma diferencia de altura del embalse, ms caudal y por lo tanto ms rpido podr desembalsarse el depsito a travs de una vlvula. Por lo tanto, el tubo Venturi es ms eficiente para descargar fluidos en un 58 % aproximadamente, en relacin al coeficiente de descarga de la placa orificio respecto al del tubo Venturi.

Cabe destacar que se recomienda usar el tubo venturi para casos donde el flujo es grande y que requiera una baja cada de presin, o bien, cuando el fludo sea altamanete viscoso, debido a su eficiencia antes mencionada. Se puede usar para gases y es adecuado para medir caudal de fluidos con slidos en suspencin. Muy por el contrario, la placa orificio produce grandes prdidas de presin, aunque es ms sencillo de instalar, no es adecuado para medir el caudal de fuidos muy viscosos ni gases, aunque generalmente se usa para pastas o pulpas, ofreciendo excelentes resultados, por ello se usa ampliamente en la industria. 6. Conclusiones El tubo Venturi mide el caudal con mayor precisin que la Placa orificio. El tubo Venturi es especial para medir el caudal de fluidos altamente viscosos o para fluidos con slidos en suspncin.

La placa Orificio es especial para la industria que no manejen fludos no muy viscosos, como Pasteurizadoras, debido a su relativa facilidad de instalacin y bajo costo. 7. Referencias

Densidad del agua lquida entre 0 C y 100 C, visto el 7 de diciembre de 2013 a travs de: www.vaxasoftware.com.Grfica Qreal Vs Qterico Placa orififio

Base para colocar peso.

Brazo que sostiene el banco interior, Relacin 3:1

Palanca para soltar o inmovilizar el brazo.

Banco.

Manguera que retro-alimenta el agua en el banco.

Rotmetro

Tubo Venturi

Placa Orificio.

Piezmetro

Tabla 2: Velocidad en la seccin transversal saliente del tubo Vernulli y de la Placa orifico respectivamente.

Tabla 3: Resultados finales

Grfica Qreal Vs Qterico Tubo venturi

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