TRABAJO EXPERIMENTAL N 4

TRABAJO EXPERIMENTAL N 4

CAPTULO: DINMICA DE FLUIDOSTUBO DE VENTUR

1. OBJETIVOS.-

Aplicando las ecuaciones de Continuidad y la ecuacin de Bernoulli determinar experimentalmente las velocidades y el caudal en diferentes puntos del Tubo de Ventur.

2. FUNDAMENTO TERICO.-

Un fluido en movimiento es mucho ms difcil de tratar que uno esttico, para lo cual se deben considerar la influencia de las condiciones en las que se realiza el estudio, de ciertas leyes fijas de la naturaleza, su estudio se ha simplificado combinando la teora matemtica con los datos experimentales.

2.1 FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO.-

Se dice que el flujo es laminar cuando las trayectorias de las partculas individuales no se cruzan ni se intersectan, as en un sistema de lados paralelos se tendr lneas de trayectoria paralelos, y su trayectoria suele ser una curva en tres dimensiones.

Por lo que para ser un flujo laminar las condiciones debe ser que la velocidad sea baja, el tamao de los conductos sea pequeo y el lquido sea de elevada viscosidad.

2.2 CAUDAL DEL FLUJO.-

El volumen del fluido que pasa por una seccin transversal de rea A de una corriente en un tiempo unitario se denomina caudal. Se representa por lo general con la letra Q y es igual al producto del rea en un punto por la velocidad del fluido en ese punto:

2.3 FLUJO ESTACIONARIO Y CONTINUO.-

Un flujo se considera estacionario cuando el caudal es constante para ese fluido en cualquier punto del conducto, as se deduce que el rea es inversamente proporcional a la velocidad en cada punto, si el caudal vara en relacin al tiempo el flujo se considera no estacionario. Por lo cual se tiene para dos puntos A y B de un sistema que consideramos continuo tenemos:

2.4 ECUACIN DE BERNOULLI.-

Considerando un flujo estacionario, incomprensible no viscoso y no rotatorio a lo largo de una tubera, en 1738, Daniel Bernoulli demostr que la energa contenida por una masa dada es la misma en todos los puntos de su trayectoria de flujo, es decir la energa cintica, la de presin y la de posicin se pueden convertir en cualquiera de las otras formas sin prdidas, esta relacin se representa como sigue:

Esta ecuacin es la representacin del teorema de Bernoulli, el cual enuncia que:

Despreciando la friccin, la carga total o la cantidad total de energa por unidad de peso, es la misma en todos los puntos de la trayectoria de un flujo

Para este laboratorio utilizaremos el medidor de Ventur, el cual se utiliza para medir el flujo de un fluido en una tubera. As un fluido (como ser el AIRE) fluye con una densidad fluye por una tubera de rea de su seccin transversal A. el rea a a en su cuello, y all se acopla un tubo manomtrico, como se ve en el montaje del experimento, en este caso tomamos que la densidad del lquido contenido en el tubo manomtrico es agua con una densidad H2O. En este caso aplicamos la ecuacin del Caudal, la ecuacin de Bernoulli y la ecuacin de igualdad de presiones en dos puntos:

Ecuacin de Bernoulli:

(1) Ecuacin de Caudal:

(2a)

(2b)

Ecuacin de Igualdad de Presin:

(3)

As haciendo diversos reemplazos de las ecuaciones (3) y la (2a) y (2b) sucesivamente en la ecuacin (1) tenemos: las dos siguientes ecuaciones de velocidad en los puntos A y B:

(4)

(5)

Para este caso se debe tomar en cuenta la densidad del aire en la ciudad de Oruro la cual se calcula a partir de las ecuaciones de la densidad en condiciones normales, con lo que se tiene lo siguiente:

Y tenemos por la ecuacin de estado de los gases ideales que:

Remplazando la ecuacin (7) en (6) y remplazando los valores correspondientes obtenemos el valor de la densidad del aire en Oruro:

3. MATERIAL Y EQUIPO.-

Para la realizacin del presente laboratorio utilizamos los siguientes materiales con sus respectivas caractersticas:

NoMATERIALCARACTERSTICAS

1Tubo de Ventur8 orificios con reas predeterminadas

2Generador de aire con restato incorporado-----------------

3Manmetro diferencial en U-----------------

4Lquido manomtrico (agua)Densidad 1000 [Kg./m3]

5Calibrador-----------------

6Regla verticalPlstica (+/-1mm)

7ManguerasGoma

4. MONTAJE DEL EXPERIMENTO.-

5. EJECUCIN DEL EXPERIMENTO.-

Los pasos a seguir son los siguientes:

a) Instalar el tubo de Ventur con el generador de aire, conectando con mangueras al manmetro en U en dos puntos previamente definidos. Estos puntos pueden estar en el sector divergente, convergente o en ambos.

b) Se hace circular aire mediante el generador, cuya velocidad esta regulada por el restato incorporado y se observa los desniveles que alcanzan las ramas del manmetro, midiendo esta diferencia de alturas h.c) Se cambia a otros puntos en el tubo de Ventur y se repite el inciso b).

Tomando en cuenta estos pasos mediremos las velocidades en los puntos:1 ( 5, 5 ( 8 y 2 (6

6. OBTENCIN Y REGISTRO DE DATOS.-

6.1 DATOS GEOMTRICOS.-

Los datos geomtricos estn preestablecidos para los diferentes puntos del tubo de Ventur y son:

e = espesor = 0.7 [mm.] Dint = Dext 2e

PUNTOS12345678

Dext [mm.]9,158,106,485,404,075,256,728,93

Dint [mm.]7,756,705,084,002,673,855,327,53

6.2 DATOS EXPERIMENTALES.-

Tomando datos de las diferentes alturas tenemos:Ensayo NPUNTOSh h [mm.]

AB

11579 0,5

25864 0,5

32627 0,5

7. PROCESAMIENTO DE DATOS Y RESULTADOS.-Con los datos obtenidos procedemos a calcular los valores de las reas en los puntos con los que trabajamos, y as colocamos los resultados obtenidos en una tabla.PUNTOS1 ( 55 ( 82 ( 6

155826

Dint Dint0,007750,002670,002670,007530,006700,00385

A A0,000047170,000005600,000005600,000044530,000035260,00001164

V V5,3545,0545,095,6714,4643,81

Q Q0,00025240,00025220,00025250,00025250,00024940,0002497

Trabajamos con los puntos 1 ( 5:

Trabajamos con los puntos 5 ( 8:

Trabajamos con los puntos 2 ( 6:

8. CONCLUSIONES.-

a) Observamos que el no vara considerablemente en ningn punto del tubo en el experimento por lo cual se demuestra que el sistema contiene un flujo continuo de aproximadamente 0,00025145[m3/s].b) Se demuestra la ecuacin de Continuidad al ser el producto de la velocidad obtenida con el rea establecida igual a una cantidad casi constante denominada caudal.

9. BIBLIOGRAFA.-

David Halliday Fsica I Editorial Continental, Mxico, 3 edicin en espaol.Streeter Wyllie Mecnica de Fluidos Coleccin Editorial Schawm, 9 edicin.

Primo Carvajal Fsica General Latinas Editores, 1 edicin.Kurt Gieck Manual de Frmulas Tcnicas Editorial Alfaomega, 19 edicin.

_1231870669.unknown

_1231875739.unknown

_1231879813.unknown

_1231880678.unknown

_1231880688.unknown

_1231880708.unknown

_1231880518.unknown

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