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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