Efecto Venturi. Ecuación de Bernoulli

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)
3.06
1
3.07
Caudal
volumétrico
0.326
1
Caudal medio
(l/s)
0.325
0.326
1
2
2.21
1
0.452
2.52
1
0.39
0.422
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
a
b
c
d
e
f
Diámetro
(mm)
28.4
21.4
16
19.7
23.8
28.4
Área sección
(mm)
Velocidad
media
Altura
piezométrica
Altura cinética
Hd (mm c.a.) Hp
(m/s)
633.4
359.6
201
304.8
444.8
633.4
0.514
0.906
1.6
0.934
0.732
0.514
13.479
41.456
130.612
44.507
27.337
13.479
(mm c.a.)
540
525
439
489
510
520
Altura total
Hd + Hp
(mm c.a.)
553.479
566.456
569.612
533.507
537.337
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
Diámetro
Posición
(mm)
Área sección
(mm)
Velocidad
media
Altura
piezométrica
Altura cinética
Hd (mm c.a.) Hp
(m/s)
(mm c.a.)
Altura total
Hd + Hp
(mm c.a.)
1
a
b
c
d
e
f
28.4
21.4
16
19.7
23.8
28.4
633.4
359.6
201
304.8
444.8
633.4
0.666
1.173
2.099
1.384
0.948
0.666
22.630
70.200
224.478
97.727
45.852
22.630
593
551
369
480
530
550
615.63
621.2
593.478
577.727
575.852
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
Hr
Lectura nº Volumen(l)
Tiempo(s)
Caudal(l/s)
1
2
3
4
5
3.19
2
20.31
3.065
2.365
0.313
0.5
0.049
0.326
0.422
1
1
1
1
1
(mm)
(mm)
539
595
500
540
593
520
552
496
520
550
(mm
c.a.)
19
37
4
20
43
Re
0.014
0.022
0.002
0.014
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.
1
2
3
4.5
7
8.5
3.1
4
5
Altura
Bomba Hb
(m c.a.)
16.8
36
42
Volumen (l) Tiempo (s)
Caudal (l/s)
1
1
1
0.729
1.098
1.38
1.37
0.91
0.72
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
2
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 nº Volumen (l)
1
2
3
4
1
1
1
1
Lectura manómetro
Tiempo
(s)
5.27
1.88
1.27
2.18
Caudal
(l/s)
0.189
0.531
0.787
0.458
(mm)
250
240
227
240
(mm)
254
275
280
264
(mm)
4
35
53
24
Reynolds
Coeficiente
Re
Cv
0.008
0.044
0.035
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.
3
Vacuómetro tipo Bourdon.
Depósito.
4