Introduccin: El Tubo de Venturi es un dispositivo que origina una prdida de presin al pasar por l un fluido. En esencia, ste es una tubera corta recta, o garganta, entre dos tramos cnicos. La presin vara en la proximidad de la seccin estrecha; as, al colocar un manmetro o instrumento registrador en la garganta se puede medir la cada de presin y calcular el caudal instantneo, o bien, unindola a un depsito carburante, se puede introducir este combustible en la corriente principal. La entrada es una tubera corta recta del mismo dimetro que la tubera a la cual va unida. El cono de entrada, que forma el ngulo a1, conduce por una curva suave a la garganta de dimetro d1. Un largo cono divergente, que tiene un ngulo a2, restaura la presin y hace expansionar el fluido al pleno dimetro de la tubera. El dimetro de la garganta vara desde un tercio a tres cuartos del dimetro de la tubera. La presin que precede al cono de entrada se transmite a travs de mltiples aberturas a una abertura anular llamada anillo piezomtrico. De modo anlogo, la presin en la garganta se transmite a otro anillo piezomtrico. Una sola lnea de presin sale de cada anillo y se conecta con un manmetro o registrador. En algunos diseos los anillos piezomtricos se sustituyen por sencillas uniones de presin que conducen a la tubera de entrada y a la garganta. La principal ventaja del Vnturi estriba en que slo pierde un 10 - 20% de la diferencia de presin entre la entrada y la garganta. Esto se consigue por el cono divergente que desacelera la corriente.

Objetivo El objetivo de estos dos ensayos es la calibracin de orificio y la calibracin del tubo Venturi, es decir, en la obtencin del coeficiente de derrame del mismo. Para ello ser necesario medir el caudal, mediante el mtodo volumtrico. Con tres frmulas de caudales que obtendremos de estas mediante los clculos obtendremos el caudal real, el caudal terico y el de aforo. Las frmulas y el procedimiento es necesario para la calibracin del Venturi y del orificio se irn desarrollando a lo largo de la prctica. Determinar el coeficiente de contraccin, coeficiente de velocidad, y coeficiente de descarga para el orifico.

1. PROCEDIMIENTO1.1. El equipo de descarga por orificio (FME - 04), se instal sobre el banco hidrulico.1.2. Se enciende el banco hidralico.1.3. Se grada a un caudal constante del flujo en el equipo FME - 041.4. Primero se selecciona el tipo de tobera (en nuestro caso tobera tipo diafragma), despus se procede a medir el caudal del flujo con la ayuda de un un cronmetro.1.5. Luego se procede a dar lectura las alturas de tubo piezomtrico y del tubo pitot.

Marco teoricoEl trmino fluido incluye a toda sustancia capaz de fluir, y se aplica tanto a gases como a lquidos, puesto que todos los fluidos obedecen al movimiento en base a las leyes de Newton.Cuando practicamos una abertura en un deposito que contiene un fluido, la velocidad de salida del mismo se incrementa con la profundidad a la cual se realiza el orificio, y en base tambin al nivel en el que se encuentra el lquido, puesto que la fuerza no equilibrada que afecta al movimiento es debida a la gravedad.Puesto que se destruye la presin de la pared existente en el punto donde se encuentra la abertura y la presin del lquido interior la empuja directamente hacia el orificio, entonces el nivel del lquido desciende una altura h en un tiempo t, luego que ha escapado un cierto volumen de lquido del recipiente. En cuanto a trminos energticos la variacin de energa es el mismo, como si la capa superior del lquido hubiera descendido una altura h, por lo que al final del trayecto adquiere una cierta energa cintica.En otras palabras, la velocidad de flujo a cualquier profundidad h es equivalente a la velocidad que se adquiere por la cada libre desde la misma altura. Esta relacin fue tratada por Torricelli.

En la ecuacin anterior las presiones en 1 y 2 son iguales (P at) y suponiendo que en A la velocidad es despreciable (nula), la ecuacin se reduce a:

Tanto el rea de salida del lquido A0, como la velocidad de salida v2 y el caudal Q0 son valores ideales, ya que en la prctica son menores por diferentes causas, como la contraccin de las lneas de corriente, las prdidas de energa por friccin, etc.

COEFICIENTE DE CONTRACCINSe acostumbra designar por coeficiente de contraccin, a la relacin entre el rea de la seccin contrada y el rea de laSeccin del orificio:

Tratndose de agua y orificios circulares, la seccin contrada se encuentra a una distancia de la pared interna del orificio, aproximadamente igual a la mitad del dimetro del orificio.

COEFICIENTE DE VELOCIDADCada partcula al atravesar la seccin contrada, tendra velocidad idntica al de la cada libre, desde la superficie libre del depsito, en la realidad sin embargo la velocidad no es la verdadera, por eso se introduce un coeficiente de correccin, o coeficiente de reduccin de velocidad:

COEFICIENTE DE DESCARGASe define como la relacin del caudal de descarga real y el que se obtendra si el agua saliera con velocidad V b y sin reduccin del rea de salida del lquido, es decir, caudal ideal

En consecuencia para obtener el caudal real que fluye a travs del orificio se puede utilizar:

Clculos y ProcedimientoFormulas utilizar

aforo123

tiempo 127,9430,4842,52

tiempo 228,4430,4941,98

tiempo prom28,1930,48542,25

aforoVol(m3)Tiempo pro(s)Qreal

tiempo 10,0128,190,0003547357219

tiempo 20,0130,4850,0003280301788

tiempo prom0,0142,250,0002366863905

Mtodo de los mnimos cuadradosNy (log Q)x (log h)xyx^2y (log Q)

1-3,450095076-0,4317982761,4897451060,186449751-3,450095076

2-3,484086199-0,4749551931,6547848330,225582435-3,484086199

3-3,625826713-0,6478174822,3488739310,41966749-3,625826713

suma

-10,5600079-1,554570955,493403870,831699676-10,56000799

min cuadrados

b-3,09749728

K0,00079892

n0,81534789

GraficasProcedemos a graficar h promedio vs el caudal real que hemos calculado mediante el mtodo del aforo QrealHvs(Qreal)h prom (m)caudal real m3/s

0,370,000354736

0,3350,00032803

0,2250,000236686

Despus de hallar n y k procedemos a calcula la ecuacin de calibracin para orificio

De esta ecuacin desconocamos K y n por lo que lo hallamos mediante el mtodo de los mnimos cuadrados.Grafica

k0,0008

n0,8153

Caudal expm3/s% error

0,0003551710,12%

0,0003275280,15%

0,0002367590,03%

0,000355171 0,000327528

Velocidad terica

2,694m/s

2,5637m/s

2,10107m/s

Despus de hallar las velocidades hallaremos los coeficientes de contraccin, de descarga y velocidad.

= = 0.61

= = 0,27

= 0,61*0,27 = 0,16

Ahora calcularemos el caudal terico calculando el rea del orifico por donde sale el fluido, esa rea () que nos da el orificio la multiplicaremos con la velocidad terica quedando entonces

*

*

*

Ya hallados los coeficientes y los caudales tericos multiplicaremos cd por Qt y calcularemos los caudales reales mediante la frmula.

*

* * 2,694 0,0002847

* * 2,563 0,00027086

* * 2,1010 0,00022204