Efecto Venturi. Ecuación de Bernoulli

Medición de Caudal. Tomas manométricas. Cavitación

  • Enviado por: Elena
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EFECTO VENTURI. Ecuación de Bernoulli.

Comenzamos las prácticas conectando las tomas manométricas del tubo, ponemos en marcha la instalación y los manómetros. Observamos que, como no circula caudal, las tomas manométricas tienen la misma presión.

Abrimos la válvula, circula caudal y varían las presiones manométricas. Anotamos las lecturas en cada punto del tubo para cada caudal.

Lectura nº

Tiempo (sg)

Volumen (l)

Caudal volumétrico

Caudal medio (l/s)

1

3.06

1

0.326

0.326

3.07

1

0.325

2

2.21

1

0.452

0.422

2.52

1

0.39

Tomamos el caudal 1 que hemos hallado anteriormente, calculamos la velocidad con el área que nos dan como dato (V=C/A).

La altura piezométrica la hemos cogido de los manómetros, la altura cinética la obtenemos a partir de : VV/2g .

El resto lo hallamos y completamos la tabla, con los datos hacemos la gráfica a continuación.

Caudal 1

Posición

Diámetro

(mm)

Área sección (mm”)

Velocidad media

(m/s)

Altura cinética Hd (mm c.a.)

Altura piezométrica

Hp

(mm c.a.)

Altura total

Hd + Hp

(mm c.a.)

a

28.4

633.4

0.514

13.479

540

553.479

b

21.4

359.6

0.906

41.456

525

566.456

c

16

201

1.6

130.612

439

569.612

d

19.7

304.8

0.934

44.507

489

533.507

e

23.8

444.8

0.732

27.337

510

537.337

f

28.4

633.4

0.514

13.479

520

533.479

Repetimos ahora tomando el caudal 2 que tambien habíamos hallado anteriormente, calculamos la velocidad con el área que nos dan como dato (V=C/A), teniendo en cuenta que el área nos lo dan en mm y queremos la velocidad en mts, el caudal lo hemos hallado en l/s pero lo pasamos a mts cúbicos para que simplificando nos aparezca la velocidad en m/s.

Caudal 2

Posición

Diámetro

(mm)

Área sección (mm”)

Velocidad media

(m/s)

Altura cinética Hd (mm c.a.)

Altura piezométrica

Hp

(mm c.a.)

Altura total

Hd + Hp

(mm c.a.)

a

28.4

633.4

0.666

22.630

593

615.63

b

21.4

359.6

1.173

70.200

551

621.2

c

16

201

2.099

224.478

369

593.478

d

19.7

304.8

1.384

97.727

480

577.727

e

23.8

444.8

0.948

45.852

530

575.852

f

28.4

633.4

0.666

22.630

550

572.630

EFECTO VENTURI. Pérdida de carga del Tubo de Venturi.

Conectamos las tomas manométricas en la primera y última secciones iguales y vamos variando el caudal, como hacíamos en la anterior práctica.

Medimos la diferencia de presiones y anotamos para cada caso el caudal de circulación, hacemos la tabla y a continuación la gráfica.

Caudal

Perdida de carga

Reynolds

Lectura nº

Volumen(l)

Tiempo(s)

Caudal(l/s)

(mm)

(mm)

Hr

(mm c.a.)

Re

1

1

3.19

0.313

539

520

19

0.014

2

1

2

0.5

595

552

37

0.022

3

1

20.31

0.049

500

496

4

0.002

4

1

3.065

0.326

540

520

20

0.014

5

1

2.365

0.422

593

550

43

0.018

EFECTO VENTURI. Curva característica de la bomba.

Sustituimos el tubo de Venturi por uno de PVC y conectamos la toma de presión de la aspiración de la bomba al Vacuómetro y la toma de la impulsión al Manómetro.

Vamos variando el caudal y anotando las presiones generadas para cada caudal.

Hallamos la ecuación de la bomba, rellenamos la tabla y realizamos la gráfica.

H = a + b·Q + c·Q·Q

Caudal Depósito

Lectura nº

Presión Manómetro.

Presión Vacuómetro.

Altura Bomba Hb (m c.a.)

Volumen (l)

Tiempo (s)

Caudal (l/s)

1

4.5

3.1

16.8

1

1.37

0.729

2

7

4

36

1

0.91

1.098

3

8.5

5

42

1

0.72

1.38

EFECTO VENTURI. Utilización del tubo de Venturi como medidor de caudal.

Esta vez conectamos las tomas de presión aguas arriba del Venturi y en la garganta del tubo. Hacemos lo mismo que en las anteriores, es decir, tomamos las medidas de los diferentes caudales que pasan por el tubo, luego rellenamos la tabla correspondiente y dibujamos las gráficas.

Caudal

Lectura manómetro

Reynolds

Coeficiente

Lectura nº

Volumen (l)

Tiempo (s)

Caudal (l/s)

(mm)

(mm)

(mm)

Re

Cv

1

1

5.27

0.189

250

254

4

0.008

2

1

1.88

0.531

240

275

35

0.044

3

1

1.27

0.787

227

280

53

0.035

4

1

2.18

0.458

240

264

24

0.02

EFECTO VENTURI. Cavitación.

La cavitación es un fenómeno que se produce siempre que la presión, en algún punto o zona de la corriente de un líquido, se hace menor que la tensión de vapor del líquido a la temperatura de trabajo.

El fenómeno puede producirse tanto en estructuras hidráulicas estáticas (tuberías, Venturis, etc.) como en máquinas hidráulicas (bombas, turbinas, etc.).

Si se considera el punto 1, en una zona de corriente normal o en la superficie libre de un depósito, y el punto 2 en la zona de depresión, donde hay peligro de cavi- tación, aplicando Bernouilli entre 1 y 2, se tiene:

(P1 /) + z1 + (V12 /2g) - Hr = (P2 /) + Z2 + (V22/2g)

(P2 /) = (P1/) - (Z2-Z1) - ((V22-V12)/2g) -Hr

(se trabaja con presiones absolutas)

si P2 menor que Ps (presión absoluta de saturación del fluído a la temperatura de trabajo), se presenta la cavitación.

La explicación del fenómeno es que, si P2 es menor que Ps, el líquido entra en ebullición, por lo que parte de él se vaporiza y se originan en su interior burbujas o cavidades de vapor (de ahí el nombre). Estas burbujas arrastradas por la corriente llegan a zonas donde la presión es elevada y algunas condensan violentamente, lo que origina una elevación local de la presión que puede alcanzar las 1000 atmósferas. Así, en el interior del fluído se origina un fuerte gradiente de presiones, que catapultan las burbujas no condensadas que chocan con un fuerte impacto con el contorno. Este fenómeno que es periódico, produce la ruina por fatiga de los elementos con que choca.

En un principio se pensaba que la cavitación era debida a una corrosión originada por el aire y oxígeno liberado en las bajas presiones. En la actualidad sin dejar de contar con el efecto corrosivo, se le da mucha más importancia al efecto mecánico de impactos rápidos periódicos.

Manómetros diferenciales.

Depósito.

Bomba.

Tubo de Venturi.

Vacuómetro tipo Bourdon.

Depósito.