instituto tecnológico de la laguna
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
1/14
INSTITUTOTECNOLGICO DE LA
LAGUNA
Depto. de Ingeniera
Qumica
Materia: Laboratorio Integral I
Ing. Alejandro RomeroBarrientos
Prctica II: Cavitacin, TuboVenturi y cuacin de Bernoulli
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
2/14
Presenta: !iana Rosa BarrnRuelas
No. de control: "#"#$%&'
INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA LAGUNA
LABORATORIO INTEGRAL I
Introduccin.
La unidad de Cavitacin, Bernoulli y Tuo de !enturi "e #a di"e$ado %ara de&o"trar al'una" de
la" %o"ile" %r(ctica" )ue "e con"i'uen con un tuo de !enturi, entre la" cuale" "e encuentran*
E"tudio de la Cavitacin, Bo&a de a"%iracin +di"&inucin de %re"in en un de%"ito y
deter&inacin de la "eccin e-acta del tuo !enturi, e"tudio del Teore&a de Bernoulli.
arco terico.
Cavitacin: Lacavitacino
as(iraciones envac/oes un
e)ecto#idrodin(&ico*ue se (roduce
cuando ela'uao cual*uier otro0luidoen
estado l+*uido (asa a gran velocidad
(or una arista alada, (roduciendo una
descom(resin del -uido debido a la
conservacin de lacon"tante de Bernoulli.
uede ocurrir *ue se alcance la%re"in de
va%ordell/)uidode tal )orma *ue
las&ol1cula"*ue lo com(onen cambian
inmediatamente a estado deva%or,
)orm/ndose burbujas o, m/s
correctamente,cavidades. Las burbujas
)ormadas viajan a 0onas de mayor (resin e i&%lo"ionan1el va(or regresa al
estado l+*uido de manera s2bita, 3a(last/ndose4 bruscamente las burbujas5
(roduciendo una estela de gas y un arran*ue de metal de la su(ercie en la
*ue origina este )enmeno.
La im(losin causaonda" de %re"in*ue viajan en el l+*uido a velocidades
(r6imas a las del sonido, es decir inde(endientemente del -uido la
velocidad ad*uirida va a ser (r6ima a la del sonido. stas (ueden disi(arse
en la corriente del l+*uido o (ueden c7ocar con una su(ercie. 8i la 0ona
donde c7ocan las ondas de (resin es la misma, el material tiende adebilitarse metal2rgicamente y se inicia una erosin *ue, adem/s de da9ar
https://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidrodin%C3%A1micahttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidrodin%C3%A1micahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoullihttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vaporhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vaporhttps://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttps://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttps://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttps://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Implosi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Onda_de_presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidrodin%C3%A1micahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoullihttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vaporhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vaporhttps://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttps://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Implosi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Onda_de_presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADo -
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
3/14
la su(ercie, (rovoca *ue sta se convierta en una 0ona de mayor (rdida
de (resin y (or ende de mayor )oco de )ormacin de burbujas de va(or. 8i
las burbujas de va(or se encuentran cerca o en contacto con una (ared
slida cuando im(losionan, las )uer0as ejercidas (or el l+*uido al a(lastar la
cavidad dejada (or el va(or dan lugar a (resiones locali0adas muy altas,
ocasionando (icaduras sobre la su(ercie slida. ;tese *ue de(endiendode la com(osicin del material usado se (odr+a (roducir una o6idacin de
ste con el consiguiente deterioro del material.
Tubo de venturi:
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
4/14
opistn, e-i"tiendo tuo" %ara la "alida o entrada de
l/)uido con "u" v(lvula" corre"%ondiente". La
o&a a"%irante tiene el cuer%o de o&a a
a"tante di"tancia del de%"ito y un tuo, lla&ado
de aspiracin, con "u e-tre&o in0erior "u&er'ido
en el l/)uido, conectando el cuer%o de o&a y elde%"ito. Con"ta de do" v(lvula" )ue "e aren de
aa2o a arria, una en el 0ondo del cuer%o de o&a
y la otra en el 1&olo. Si %arti&o" del 1&olo
"ituado en la a"e del cuer%o de bomba, cuando lo
eleva&o", )ueda enrarecido el aire del interior y el
aire contenido el tuo de a"%iracin levanta la
v(lvula del 0ondo del cilindro, con lo )ue %a"a al
interior del cuer%o de o&a al &i"&o tie&%o )ue
el l/)uido del de%"ito "ue %or el tuo deido al e0ecto de la %re"in at&o"01rica e2ercida "ore
la "u%er0icie de l/)uido lire del de%"ito. Cuando el 1&olo de"ciende, "e cierra la v(lvula )ueconecta el tuo con el cuer%o de o&a y al co&%ri&ir"e el aire )ue )ueda en el &i"&o, "e are
la v(lvula del 1&olo, %er&itiendo )ue e"e aire "al'a al e-terior con0or&e va de"cendiendo el
%i"tn. De"%u1" de e2ecutar varia" vece" la dole carrera de a"cen"o y de"cen"o del 1&olo, y
"e'3n la lon'itud del tuo de a"%iracin lle'ar( a "alir %or 1l el l/)uido. Co&o la colu&na de
a'ua )ue e)uilira la %re"in at&o"01rica e" de alrededor de 45 &, no e" %o"ile elevar a'ua
&(" de e"a altura con una o&a #idr(ulica.
Teorema de Bernoulli.
l (rinci(io de Bernoulli,
tambindenominado ecuacin de
Bernoulli o Trinomio de
Bernoulli, describe el
com(ortamiento de
un -uido en
re(oso movindose a lo
largo de una corriente de agua. =ue e6(uesto (or !aniel Bernoulli en su
obra >idrodin/mica 1"?#&5 y e6(resa *ue en un -uido ideal
1sin viscosidad ni ro0amiento5 en rgimen de circulacin (or un conducto
cerrado, la energ+a *ue (osee el -uido (ermanece constante a lo largo de su
recorrido. La energ+a de un -uido en cual*uier momento consta de tres
com(onentes:
4. Cin1tica* e" la ener'/a deida a la velocidad )ue %o"ea el 0luido.
6. 7otencial 'ravitacional* e" la ener'/a deido a la altitud )ue un 0luido %o"ea.
8. Ener'/a de 0lu2o* e" la ener'/a )ue un 0luido contiene deido a la %re"in )ue %o"ee.
La "i'uiente ecuacin conocida co&o 9Ecuacin de Bernoulli: +Trino&io de Bernoulli con"ta
de e"to" &i"&o" t1r&ino".
donde*
; velocidad del 0luido en la "eccin con"iderada.
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
5/14
; den"idad del 0luido.
; %re"in a lo lar'o de la l/nea de corriente.
; aceleracin 'ravitatoria
; altura en la direccin de la 'ravedad de"de una cota de re0erencia.
7ara a%licar la ecuacin "e deen reali
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
6/14
Tuber"a
La ecuacin de #ernoulli y
la ecuacin de
continuidad tambi$n nos dicen
que si reducimos el rea transversal deuna tuber"a para que aumente la
velocidad del %uido que pasa por ella se reducir la presin. es la
di&erencia de presin entre la base y la boca de la chimenea en
consecuencia los gases de combustin se e'traen me!or.
Natacin
La aplicacin dentro de este deporte se ve re%e!ado directamente
cuando las manos del nadador cortan el agua generando una menorpresin y mayor propulsin.
Carburador de automvil
(n un carburador de automvil la presin del aire que pasa a
trav$s del cuerpo del carburador disminuye cuando pasa por un
estrangulamiento. )l disminuir la presin la gasolina %uye se
vapori*a y se me*cla con la corriente de aire.
+lu!o de %uido desde un tanque
La tasa de %u!o est dada por la ecuacin de #ernoulli.
,ispositivos de -enturi
(n o'igeno terapia la mayor parte de sistemas de suministro de
d$bito alto utili*an dispositivos de tipo -enturi el cual est basado
en el principio de #ernoulli.
)viacin
Los aviones tienen el e6trads 1(arte su(erior
del ala o (lano5 m/s curvado *ue el intrads
1(arte in)erior del ala o (lano5. sto causa *ue la
masa su(erior de aire, al aumentar su velocidad,
disminuya su (resin, creando as+ una succin
*ue ayuda a sustentar la aeronave.
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
7/14
1.- Estudio de la cavitacin
O2etivo*O"ervar el 0en&eno de la cavitacin con conduccin 0or
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
8/14
8.Colo)ue el e-tre&o de la otra
&an'uera 0le-ile, a la "alida del
e)ui%o en el de%"ito
volu&1trico.
F.Cerrar la" llave" de lo" tuo"
&ano&1trico" %revia&ente
vaciado".
.acer la" "i'uiente" cone-ione"*
Conexin Venturmetro Se conecta en Llave manomtrica
1 4 y H
2 6
8
! !acu&etro
" an&etro
# F
.Encienda la o&a y, "uave&ente, ara la v(lvula #a"ta arirla co&%leta&ente.
J.O"ervar la 0or&acin de uru2a", lo )ue indica la e-i"tencia de cavitacin. E"cuc#eta&i1n el ruido caracter/"tico )ue "e %roduce al arir r(%ida&ente la v(lvula.
2.-Bomba de aspiracin
O2etivo* O"ervar co&o un l/)uido en un de%o"ito e" 9a"%irado: #a"ta otro de%"ito con &enor%re"in.
aterial*
4. Banco o Gru%o idr(ulico?E 556. Unidad de !enturi, Bernoulli y Cavitacin ?E 66
7rocedi&iento*
4.Co&%roar )ue el tuo de !enturi e"t( en %o"icin diver'ente.
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
9/14
6.Conectar el e)ui%o al Banco idr(ulico %or la &an'uera 0le-ile con cone-in r(%ida.
8.Colo)ue el e-tre&o de la otra &an'uera 0le-ile, a la "alida del e)ui%o en el de%"ito
volu&1trico.
F.Cerrar la" llave" de lo" tuo" &ano&1trico" %revia&ente vaciado".
.acer la" "i'uiente" cone-ione"*
Conexin Venturmetro Se conecta en Llave manomtrica
1 4 y H2 6
8
! Una de la" llave" de de%"ito 4
" an&etro
# F
Se$unda llave al depsito 1 !acu&etro
HNota* 7ara e"ta cone-in "e #ar( u"o del acce"orio en 9K:.
.Arir la" do" llave" del de%"ito 4
J.Encienda la o&a y, "uave&ente, ara la v(lvula #a"ta arirla co&%leta&ente.
.O"ervar co&o va di"&inuyendo la %re"in del de%"ito, re0le2ada en el vacu&etro y e"%erar
a )ue la &edida del vacu&etro "e e"tailice, )ue "er( cuando "e alcance el valor &(-i&o de
vac/o.
M.Cierre la" do" v(lvula" del de%"ito 4 y a%a'ue la o&a.
45.Llene el de%"ito 6 con colorante. +A"e'3re"e )ue la v(lvula "e encuentra cerrada
44.De"conecte la &an'uera de de%"ito 4 )ue va a la to&a F y col)uela en la v(lvula del
de%"ito 6.
46.Ara la v(lvula del de%"ito 6 y la v(lvula del de%"ito 4, o"erve c&o el a'ua "ue de
de%"ito in0erior al "u%erior.
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
10/14
%eterminacin de la seccin exacta del tubo Venturi& estudio del 'eorema de
Bernoulli
O2etivo* Deter&inar la "eccin e-acta A6en el tuo de !enturi.
aterial*
4. Banco o Gru%o idr(ulico?E 55
6. Unidad de !enturi, Bernoulli y Cavitacin ?E 66
8. 7roeta de %l("tico ca%acidad 4L.
F. Cron&etro.
. Reci%iente 'ri" +&edio tan)ue.
7rocedi&iento*
4. Co&%roar )ue el tuo de !enturi e"t( en %o"icin conver'ente.
6.Conectar el e)ui%o al Banco idr(ulico %or la &an'uera 0le-ile con cone-in r(%ida.
8.acer la" "i'uiente" cone-ione"*
Conexin Venturmetro Se conecta en Llave manomtrica
1 4 y an&etroH
2 6
8
! F
"
# !acu&etro
HNota* 7ara e"ta cone-in "e #ar( u"o del acce"orio en 9K:.
F.Encienda la o&a y, "uave&ente, ara la v(lvula #a"ta arirla co&%leta&ente.
.Diri2a el 0lu2o #acia la %roeta y &ida el tie&%o )ue tarda en llenar"e un litro.
Dato" otenido"*
'( 84C
%ensidad( MM.8F 'P&8
)1( 5.555FM4
.Co&%lete la "i'uiente tala*
Caudal *+ , 1*bar, 2*bar,
Litro" Tie&%o+"e'
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
11/14
4 J.65 5.555 5.555
4 .855 4.5555 5.6F55
4 F.855 4.555 5.F555
4 8.J555 6.5555 5.F55
C(lculo"* El caudal &edido con la ayuda del tuo !enturi vendr( dado %or la "i'uientee-%re"in.
Q=CdA22g(P
1P
2)
g
1(A2A1)2
Donde*
Q* &8P"e'
A4*F.M445F &6
Cd* 5.M +0actor de de"car'a
7* '0P&6
@;'P&8
Presin
Manmetr
o
Presin /
-acumetro
-olumen Tiemp
o
Cauda
l 012
N3
prueb
a
Ba
r
@g)m Bar @g)m litros m segund
os
ms
$.D
D$%&.D&
E$.$& E&"D.?? " $.$$" ?.&FD$ ".F&E$G
"".
/ " "$"%?.
"'
E$.FG EFGG?.#F " $.$$" D.#'$$ ".&?E
$G
FD.
4 ".
D
"DF%D.
?G
E$.G EG$?&.&' " $.$$" G.#&$$ F.F&E
$G
#&.
5 F F$#%G.
#F
E$.DG EDD$'.G? " $.$$" #.?$$$ F.?$E
$G
DF.
Volumen(
D=2(P1P2)
A2=
Q A1
(0.9216DA12+Q
2 )1
2
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
12/14
1L x 1m
3
1000L=1x10
3m
3
P0Manom$trica26
1.0325 =5098.58Kgf
m2
0.5
. x
10197.16Kgf
m2
1.0325 =10004.84Kgf
m2
1. x
10330Kgf
m2
1.0325 =20009.68
Kgf
m2
2
.x
10330Kgf
m2
1.0325 =15007.26Kgf
m2
1.5
.x
10197.16Kgf
m2
1.0325 =24011.42Kgf
m2
2.4
. x
10330Kgf
m2
P2 (Presin manomtrica)
1.0325 =1500.72.42Kgf
m2
0.15
.x
10330Kgf
m2
1.0325 =3001.45Kgf
m2
0.3
. x
10330Kgf
m2
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
13/14
1.0325 =6002.9Kgf
m2
0.6
. x
10330Kgf
m2
1.0325 =4602.22Kgf
m2
0.46
.x
10330Kgf
m2
1.0325 =7203.48Kgf
m2
0.72
. x
10330Kgfm
2
ara determinar el caudal +*
Q=Volumen (m3)Tiempo(s)
Conclu"ione"*
ediante el e"tudio de 1"to" diver"o" 0en&eno" %ode&o" ver la relacin del %rinci%io
de Bernoulli en a%licacione" indu"triale" y a"/ &ani%ularlo" a conveniencia evitando
)ue "e %rodu
-
7/24/2019 Instituto Tecnolgico de La Laguna
14/14
#tt%"*PPe".ii%edia.or'PiiPE0ecto!enturiVTuode!enturi
#tt%"*PPe".ii%edia.or'PiiPCavitaciWC8WB8n
#tt%"*PP%eraltalo'.ord%re"".co&P0i"icaP"e'undocorteP0luido"Pilio'ra0iadedaniel
ernoulliPteore&adeernoulliy"u"a%licacione"P
www.dfa.uv.cl/~jura/Fisica_I/semana_XIII_2.pdf
https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Venturi#Tubo_de_Venturihttps://es.wikipedia.org/wiki/Cavitaci%C3%B3nhttps://peraltablog.wordpress.com/fisica/segundo-corte/fluidos/bibliografia-de-daniel-bernoulli/teorema-de-bernoulli-y-sus-aplicaciones/https://peraltablog.wordpress.com/fisica/segundo-corte/fluidos/bibliografia-de-daniel-bernoulli/teorema-de-bernoulli-y-sus-aplicaciones/http://www.dfa.uv.cl/~jura/Fisica_I/semana_XIII_2.pdfhttps://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Venturi#Tubo_de_Venturihttps://es.wikipedia.org/wiki/Cavitaci%C3%B3nhttps://peraltablog.wordpress.com/fisica/segundo-corte/fluidos/bibliografia-de-daniel-bernoulli/teorema-de-bernoulli-y-sus-aplicaciones/https://peraltablog.wordpress.com/fisica/segundo-corte/fluidos/bibliografia-de-daniel-bernoulli/teorema-de-bernoulli-y-sus-aplicaciones/http://www.dfa.uv.cl/~jura/Fisica_I/semana_XIII_2.pdf