práctica nº09 mecanica de fluido

7/21/2019 Práctica Nº09 Mecanica de Fluido

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26

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DEHUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

LABORATORIO N° 09

“MEDIDORES DE FLUJO: PLACA ORIFICIO EN EL FONDO DE UN

TANQUE Y TUBO PITOT”

CURSO:

MECÀNICA DE FLUIDOS (AI – 344)

PROFESOR:

-Ing. SUAREZ ACOSTA, PEDRO ANTONIO.

ALUMNO:

- JURADO MENESES, Jos En!"#$%.

CICLO ACADÉMICO & '*-II

FECHA DE EJECUCIÓN& 3 -'-'*

AYACUHO – PER

!0"#



26

MEDIDORES DE FLUJO: PLACA ORIFICIO EN EL FONDO DE UN TANQUE

Y TUBO PITOT.

I. OBJETIVOS:

Determinare los coeficientes de velocidades, de contracción y descarga para el medidor

de flujo de placa orificio instalado en el fondo de un tanque. Determinar las velocidades máximas de una corriente de flujo mediante un tubo de

Pitot. Comprobar los caudales obtenidos por el medidor placa orificio, tubo de Pitot con el

caudal real.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO.

1. COEFICIENTES.1.1. Coefiie!"e #e $e%oi#&#' C$: es la relación de la velocidades promedio real

u R

, con la velocidad teórica ut . a relación de velocidades es tomada para un

mismo estado del proceso, inicial o final,

C v=u R

ut

… … … … … … … … … … … … … … …(1)

1.(. Coefiie!"e #e o!")&i*!' C: es la relación entre el área de la vena contracta del

fluido !", con el área del orificio !o,

C c= A

2

AO

… … … … … … … … … … … … … … …(2)

1.+. Coefiie!"e #e #e,&)-&' C#: es el producto del coeficiente de velocidad por el

coeficiente de contracción.

C d=C v∗C c … … … … … … . … … … … … …(3)

(. PLACA ORIFICIO EN EL FONDO DE UN TANQUE.#na placa orificio en el fondo de un tanque sirve para medir la velocidad de flujo que se

descarga, el orificio puede estar situado en la pared o en el fondo del tanque como se



26

muestra en la figura n$ %&. os orificios son de forma circular de arista afilada o

redondeada, el área del orificio es el área de la abertura, !o.'l c(orro del fluido descargado mediante un orificio con orificio con aristas afilada se

contrae agua abajo a una distancia que por lo general es la mitad del diámetro del

orificio. 'l área transversal de la sección transversal donde se produce la mayor concentración se llama c(orro contra)do o vena contracta, !c.

Fi-)& !/ 01. P%&& o)ifiio e! e% fo!#o #e! "&!e #e2*,i"o.

(.1. E&i*! #e f%3o.*acer un balance de energ)a

total tomando la superficie libre del l)quido como el estado inicial, punto & y el

estado final de vena contracta, punto ", en el tanque depósito modelo de la figura

n$%&, se observa que la carga de la energ)a potencial es la altura del l)quido en el

tanque, entonces * es la carga sobre el orificio medida desde el centro del mismo

(asta la superficie libre del l)quido. a siguiente deducción para calcular el caudal,

supone que la carga permanece constante, aplicando la ecuación de balance de

energ)a para un fluido en movimiento se tiene,

∆( u2

2α )+g ∆ (Z )+∫1

2

vdP+∑1

2

F =−W f … … … … … … … … .(4)

u2

2−u1

2

2α

+g ( Z 2−Z

1 )+ P2− P1

ρ

+ Σ F =−W f … … … … … … … … .(4)

Consideraciones importantes,u1 : %, +uperficie del l)quido permanece constante.

α : &, lujo turbulento.

Z 1 : %, Plano de referencia -plano referente.

Z 2 : /*.

P1 : & atm.



26

P2 : & atm.

Σ F : %, Consideración que (ace que la velocidad de salida sea teórica.

W f : %, no existe ning0n tipo de trabajo.

u2t 2

2+g (− H )=0

u2 t =√ 2 gH … … … … … … … … … … … …(5)

1ultiplicando a ambos miembros de la ecuación -" por Cv -coeficiente de

velocidad, se obtiene,

u2t (C

v)=(C

v)√ 2gH … … … … … … … … … … … …(6)

+i se despeja la velocidad real u2 R de la ecuación -& se observa que es igual al

primer miembro de la ecuación -2, por consiguiente,

u2 R=(C v )√ 2gH … … … … … … … … … … … …(7)

Para obtener el caudal real Q2 R , a ambos miembros de la ecuación -3 se debe

multiplicar por el área de flujo !".

u2 R ( A2)= A2(C v)√ 2gH ………………………………(8)

Q2 R= A2(C v)√ 2gH ……… ……… ………… ……(9)

a ecuación -4 permite calcular el caudal real, pero tiene la desventaja que el área

contra)da del c(orro !", es muy dif)cil de medir. +i se utili5a el coeficiente de

contracción definido en la ecuación -" para modificar la ecuación -4 6sta se (acemás práctica y funcional,

A2=C c∗ A0… … … … … … … … … … … …(10)

7eempla5ando la ecuación -&% en la ecuación -4 se tiene,

Q2 R=C c∗ A0(C v)√ 2gH ……… ………… ……… ……(11)



26

8eniendo en cuenta el coeficiente de descarga definido en la ecuación -9 y

reempla5ando 6ste concepto en la ecuación -&&, esta se convierte en,

Q2 R=C d∗ A0√ 2gH … … … … … … … … … … … … (12)

as p6rdidas de energ)a entre el estado inicial & y final ", son muy dif)ciles de

calcular, por lo que elC v debe determinarse experimentalmente para cada

orificio en particular: su valor var)a entre %.4 y %.44 para el orificio de arista

afilada o redondeado.

'xiste m6todos para obtener los coeficientes midiendo el área A

0 , la carga * y

el caudal ;, 6ste 0ltimo medido gravim6trico o volum6tricamente.

a ecuación -&" sirve para obtener elC d , si se conoce el caudal real, el área de

orificio y la carga * de la energ)a potencial.

+. TUBO DE PITOT 4Me#i#o) #e $e%oi#&# 2!"&%5.

a figura n$ %" muestra un tubo de Pitot simple, instrumento que mide la velocidad

puntual de una corriente de fluido. 'l tubo de Pitot es un aparato que consta de un tubo

delgado de vidrio o aguja (ipod6rmica con un doble5 en ángulo recto.Para medir la velocidad del fluido la abertura del tubo de Pitot debe estar colocando

frente a la corriente de flujo de fluido, de esta manera el fluido se introduce a trav6s de

la abertura (asta que la presión desarrollada en el interior del tubo es lo suficiente para

resistir el impacto de la velocidad del fluido.'l fluido directamente frente al tubo de Pitot se encuentra en reposo y en estado

estacionario, toda la energ)a cin6tica del fluido en el estado & se convierte en energ)a de

presión en el estado ". 'l punto " es el punto de estancamiento, presión que es medida

reali5ando la lectura de l)quido en un tubo pie5om6trico. a l)nea de corriente del fluidoque une el punto & con el " se divide despu6s de este 0ltimo y prosigue alrededor del

tubo de Pitot.



26

Fi-)& !/0(. T6o #e Pi"o" ,i72%e' e 7e,")& %& 2)e,i*! e,"8"i&' 9o %& 2)e,i*! #i!87i&

;9.

'scribiendo la ecuación de balance de energ)a para un fluido en movimiento,

considerando velocidades puntuales y recordando que contiene los t6rminos en

unidades de longitud.

∆( u2

2 gα )+ g

g ∆ (Z )+ 1

g∫1

2

vdP+∑1

2

F

g =

−W f

g … … … … … … … … .(13)

∆ Z : % el punto & y " están en el mismo plano.

Σ F

g : % la ecuación a deducir será teórica.

W f

g : % entre los puntos & y " no existe ning0n tipo de trabajo.

α : & flujo turbulento.

'ntonces la ecuación -&9 queda,u2t

2−u1 t 2

2g +

P2

ρg−

P1

ρg=0… … … … … … … … . (14)

Consideraciones,u2 t < % punto de reposo.

P2

ρg :ho+ Δh

Presión de estacionamiento en unidades de longitud.

P1

ρg :ho Presión estática en unidades de longitud.

8eniendo en cuenta las consideraciones, la ecuación -&= queda,

−u1 t

2

2g +(ho+ Δh)−ho=0

u1 t =√ 2 g ∆ h … … … … … … … … … … … … (15)

a velocidad u1 t es la velocidad puntual teórica muy cerca de la obertura del

tubo de Pitot, la ecuación -& debe corregirse multiplicando el segundo miembro

por un coeficiente de Pitot CP, para convertir la velocidad teórica en real. os



26

valores experimentales indican que el coeficiente de Pitot es igual a la unidad, por

consiguiente la ecuación -&

u1 R=C P √ 2 g ∆ h=√ 2g ∆ h … … … … … … … … … … … …(16)

Para calcular el caudal se necesita la velocidad promedio, si el tubo de Pitot está

colocado en el centro de una tuber)a 6ste medirá la velocidad puntual máxima. +i la

distribución de velocidad dentro de la tuber)a es uniforme se puede usar la figura >,

del ap6ndice, para (allar la velocidad promedio. a figura > del ap6ndice muestra

la relación entre la velocidad promedio y la velocidad máxima para fluidos que

fluyen en tuber)a.

III. MATERIALES Y M<TODOS.

&. M&"e)i&%e,:- !gua en potable.- 1angueras.- ?aldes.- Probetas.- !licate y desarmador .

6. Ei2o, &2&)&"o,:$ ?anco *idráulico, marca !rmfield made in 'ngland, con instalación el6ctrica

trifásica y tierra.- !parato medidor de flujo placa orificio y tubo de Pitot, marca !rmfield made in

'ngland.- Cronómetro.- 8ermómetro.

- @nflador.



26

. De,)i2i*! #e% ei2o:$ 'l esquema del equipo medidor de placa orificio y tubo de Pitot se presenta en la

figura n$ %9 consta de un tanque cil)ndrico que tiene un orificio en la base y puede

intercambiar cinco tipos de orificios, cada uno con un perfil diferente. a tuber)a de entrada

al tanque a trav6s de un tubo de entrada que es ajustable en altura y equipo con un difusor

para reducir las perturbaciones en el tanque. #na tuber)a de rebose mantiene el agua a nivel

fija en el tanque y el exceso de agua es regresado al depósito del banco (idráulico.

Fi-)& !/ 0+. E,e7& #e% ei2o 7e#i#o) 2%&& o)ifiio "6o #e Pi"o".

$ #n conjunto poligonal montado debajo de la base del depósito tiene un tubo de

Pitot para ser colocado en cualquier lugar del c(orro de agua. #nidos al Pitot (ay un

alambre fino que puede atravesar el c(orro para medir el diámetro del c(orro de la

vena contracta y as) determinar el coeficiente de contracción. 'l conjunto poligonal

incorpora una perilla graduada que se mueve en el tubo Pitot una distancia de & mm

para cada rotación completa de la perilla. Cada graduación en el mando corresponde

a un movimiento de %.&mm. la medición del diámetro del c(orro de la vena

contracta sólo es práctico utili5ando el orificio de borde afilado.$ 'l tubo de Pitot y la toma de presiones en la base del tanque están conectados a los

tubos pie5om6tricos adyacentes al tanque. 'sto permite que la carga sobre el

orificio y la carga total de la velocidad puedan ser medidas y comparadas.$ 'l aparato de tubo de Pitot y orificio en el fondo del tanque debe ser colocado sobre

el canal del banco (idráulico y nivelado mediante el ajuste de los pies. #n nivel de

burbuja montado sobre la base del tanque indica cuando el aparato está nivelado.$ 'l caudal volum6trico de la descarga de agua desde el orificio en la prueba se puede

determinar midiendo el volumen y el tiempo.

#. P)oe#i7ie!"o e=2e)i7e!"&%:$ Conectar el tubo de entrada flexible en la parte superior del tanque cil)ndrico al

accesorio de salida de liberación rápida en el lec(o del canal moldeado. a entrada



26

es ajustable es ajustable en altura e incorpora un difusor para reducir las

perturbaciones en el tanque cil)ndrico a trav6s del rebosadero en el lado del tanque

volum6trico -el flujo de agua con carga constante debe retornar directamente al

cárter y no al tanque volum6trico.

$ Cerrar la válvula de control de flujo del banco, luego inicie gradualmente el serviciode la bomba, abriendo la válvula de control del banco de flujo. Permitir que el

tanque cil)ndrico se llene (asta la parte superior del rebosadero, a continuación

ajustar el flujo de banco con la válvula de control para permitir que el agua gotee

justo por encima del rebosadero. !justar la posición vertical de la tuber)a de entrada

en la parte superior del tanque (asta que el difusor est6 sumergido para minimi5ar

las perturbaciones en el interior del tanque. 'l agua debe fluir suavemente desde el

orificio a la base del tanque.$

el caudal volum6trico de la descarga de agua desde el orificio en la prueba se puededeterminar utili5ando el tanque volum6trico del banco de (idráulico y un

cronómetro. Comprobar que el agua llene el tubo pie5om6trico que está conectado a

la parte inferior del tanque. !seg0rese de que todos las burbujas de aire sean

removidos apretando el tubo flexible o tocando el tubo del manómetro. 'l nivel en

el tubo del manómetro debe coincidir con el nivel en el tanque que indica la carga

de agua sobre el orificio.$ ocali5ar el extremo del tubo de Pitot en el c(orro de agua que fluye desde el

orificio mediante el ajuste del conjunto poligonal. >er que el agua llena el tubo

pie5om6trico conectado al tubo de Pitot. !seg0rese de que todas las burbujas de aire

sean removidas apretando el tubo flexible o tocando la manguera del pie5ómetro. 'l

nivel del tubo pie5om6trico debe ser mayor que el tubo conectado al depósito -la

diferencia de niveles es la carga de velocidad del agua que fluye desde el orificio

IV. DATOS.A. DATOS ">!io,.

os siguientes diámetros de las placas de orifico se presenta a continuación. +i

es necesario, estos valores pueden ser revisados como parte del procedimiento

experimental y se reempla5a con sus propias mediciones.



26

- 'n la práctica solo utili5amos lo siguiente.

D&"o, 2&)& e!,&o e=2e)i7e!"&%.

Vo%7e!

?7+@

Tie72o?,@

Di87e")o #e%

o)ifiio?7@

Di87e")o $e!&

o!")&"&?77@

C&)-& #e% o)ifiio'

?77. . &@

C&)-& #e% "6o

#e Pi"o"' ;9 ?77.

. &@

<A&%/9 =% %.&9 &%.= 2 2

&%<%.%& % %.&9 &&.9& &2" &2"

&%<%.%& 94 %.&9 &&.3& "B9 "B9

TABLA N/ 01

V. CLCULOS Y RESULTADOS.

1. P&)& e% 7e#i#o) #e% o)ifiio &%%&) e% oefiie!"e #e o!")&i*!' oefiie!"e #e

$e%oi#&# e% oefiie!"e #e #e,&)-&' "&6%&!#o %& &%")& #e% "&!e ?7@' &#&%

)e&% ?7+,@' CV' CC C#.

Coefiie!"e #e o!")&i*!.

+i sabemos por teor)a, que el coeficiente de contracción de la ecuación -" es:

7

13

45



26

Cc= A 2

A o

= D2

2

D0

2

Dónde:

A

2 < rea de la vena contracta

A o < rea del rificio. -&.9cm"< &.9"3A&%/=m"

D2

2

< Diámetro de la vena contracta.

D0

2

< Diámetro del orificio.

N/ Vo%7e!

?7+@

Tie72o?,@

C&#&%?7+,@

Di87e")o

$e!&

o!")&"&?77@

Di87e")o

$e!&

o!")&"&?7@

Di87e")o #e%

o)ifiio'?7@

Di87e")o #e

o)ifiio?7@

& <A&%/9 =% &."A&%/= &%.= %.%&%= &.9 %.%&9

" &%<%.%& % "A&%/= &&.9& %.%&&9& &.9 %.%&9

9 &%<%.%& 94 ".2A&%/= &&.3& %.%&&3& &.9 %.%&9TABLA N/ 0(

'ntonces para lectura del rotámetro igual a , se tiene:

0.013

¿¿¿

Cc= D

2

2

D0

2=(0.0104 )2 m

2

¿

Cc=0.64

7eali5ando el mismo cálculo se tiene la siguiente tabla:

TABLA N/ 0+

Caudal Em9FsG Cc

&."A&%/= %.2=%%

"A&%/= %.324

".2A&%/= %.B&&=



26

Coefiie!"e #e $e%oi#&#.

Considerando la ecuación -& de la parte teórica, se tiene:

C v=ur

ut

= Q rea

Qte!r"co

Dónde:

ur < velocidad promedio real.

ut < velocidad teórica.

*allando la velocidad real mediante la curva de calibración:

TABLA N/ 0

!(ora se procede a (allar la velocidad real sabiendo que:

ur=Qr

Ao

+i: Ao < &.9cm" < &.9"3A&%/=m"

N

/Vo%7e! ?7+@

Tie72o?,@

C&#&% Re&%?7+,@

& <A&%/9 =% &."A&%/=

" &%<%.%& % "A&%/=

9 &%<%.%& 94 ".2A&%/=



26

'jemplo: para la n$ &, tenemos:

ur=1.25∗10−4

m3/#

1.327∗10−4 m2

ur=0.9420m /#

Del mismo modo se (allan los valores de velocidad real para las diferentes lecturas del

rotámetro, los cuales se muestran en la siguiente tabla:

TABLA N/0

Para la velocidad teórica:

u2

2−u1

2

2α +g ( Z

2−Z

1 )+ P

2− P1

ρ + Σ F =−W f

- u

2=0

- P

2= P

1= Patm

H

H$>elocidad real EmFsG

& %.4="%

" &.%3"

9 &.4"4"



26

u2

2

2+g (− H )=0

a velocidad teórica está representada por la siguiente expresión:ut =√ 2g∗ H

Dónde:

*< carga del orificio Emm.c.aG

+i se tiene:

TABLA N/ 0

'jemplo: calculando la velocidad teórica para la n$ &:

ut =√ 2∗(9.81m/ #2)∗0.056m

ut =1.0482m / #

De la misma manera se obtienen el resto de velocidades, las cuales se presentan en la

tabla siguiente:

TABLA N/ 0G

N/ C&)-& #e% o)ifiio'

?77. . &@

C&)-& #e% o)ifiio'

?7@

H)&$e#&#

?7,(@

& 2 %.%2 4.B&

" &2" %.&2" 4.B&

9 "B9 %."B9 4.B&

H$ >elocidad teórico EmFsG

& &.%=B"

" &.3B"B

9 ".92=



26

Por tanto (allando Cv, tenemos:

*allando con: C v=ur

ut

TABLA N/ 0

Coefiie!"e #e #e,&)-&.

Considerando la 'cuación -9 de la parte teórica, se tiene:

Cd=Cv∗Cc

TABLA N/

N/ Ve%oi#&# )e&%

?7,@

Ve%oi#&#

"e*)io ?7,@

C$

& %.4=" &.%=B" %.B44

" &.%3 &.3B"B %.B=

9 &.4"4 ".92= %.B&4

N/ C C$ C#

& %.2=%% %.B44 %.392

" %.324 %.B= %.294%9 %.B&&= %.B&4 %.22==



26

(. C&%%&) %& $e%oi#&# 78=i7& 2&)& e% "6o #e Pi"o"' "&6%&!#o %& &%")& #e% "&!e

?7@' &#&% )e&% ?7+,@ V7&=.

+i se sabe que:

$ %&'=√ 2∗g∗∆ H

TABLA N/ 10

'jemplo: Para la n$ & igual a:

$ %&'=√ 2∗(9.81m /#2)∗0.056m

$ %&'=1.0482m/#

+. &%%&) %& $e%oi#&# 2)o7e#io #e% 9o))o #e% o)ifiio 7e#i&!"e %& fi-)& V #e%

&2>!#ie' "&6%&!#o %& &%")& #e% "&!e ?7@' &#&% )e&% ?7+,@' V2)o7.

Primero será necesario (allar el n0mero de 7eynolds, seg0n:

N/ H)&$e#&#?7,(@

C&)-& #e% "6o #e

Pi"o"' ;?77. . &@

;?7@

Ve%oi#&#

78=i7&?7,@

& 4.B& 2 %.%2 &.%=B"

" 4.B& &2" %.&2" &.3B"B

9 4.B& "B9 %."B9 ".92=



26

( ℜ= Dc ' $)rom '

'mpleando la velocidad máxima obtenida anteriormente, se tiene:

TABLA N/ 11

N/ Di87e")o $e!&

o!")&"o

?77@

Di87e")o $e!&

o!")&"o

?7@

De!,i#&# & (1/C?K-7+@

Vi,o,i#&#?P&,@

Ve%oi#&#

78=i7&

?7,@

NRE

[ *g/m. P

& &%.= %.%&%= 443.4 %.4B=2A&%/9 &.%=B" &&%=4.%4

" &&.9& %.%&&9& 443.4 %.4B=2A&%/9 &.3B"B "%=92.B2

9 &&.32 %.%&&32 443,4 %.4B=2A&%/9 ".92= "B%B3.%%

'mpleando la siguiente gráfica >, determinamos la velocidad promedio, s):

- ρ +g$+ ('C) /.*0g123

- µ +g$+ ('C) .45-3 P+-s

Dc ' $)rom '104

%6+7"8n 9% 6+ :%6o7"9+9 ;!o2%9"o < 6+ :%6o7"9+9 2=>"2+ (?1?2=>)

Flujo



26

TABLA N/ 1(

N/ Ve%oi#&# 78=i7&?7,@

NRE

[ *g/m.Pa ]4VV78=5 V2)o7e#io

?7,@

& &.%=B" &&%=4.%4 %.3B %.B&32" &.3B"B "%=92.B2 %.B% &.="2"

9 ".92= "B%B3.%% %.%B" &.49""

'jemplo: Para el n$ &, se tiene:

$ /$m&'=0.78



26

∴$ )romed"o=0.78 ' 1.0482

∴$ )romed"o=0.8176m/ #

. &%%&) e% &#&% 7e#i&!"e %& e&i*! #e f%3o #e% o)ifiio "6o #e Pi"o"'

"&6%&!#o &%")& #e% "&!e ?7@' &#&% )e&% ?7+,@' &#&% #e% o)ifiio ?7+,@'

&#&% #e% "6o Pi"o" ?7+,@.

Conoci6ndose por teor)a que el caudal real es:

Q R=C d∗( Ao )√ 2

∗g∗ H + )ero auteor"ca=√ 2

∗g∗ H

'ntonces tabulando valores de Cd, !o, >elocidad, obtenemos el ;r.

TABLA N/ 1+

VI.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS.

'n las siguientes tablas se muestran los resultados finales correspondientes a cada

una de las preguntas formuladas en el cuestionario:

TABLA N/ 1

N/ C#A0 ?7(@ Ve%oi#&#

"e*)io ?7,@

C&#&%

?7+,@

& %.392 &.9"3A&%/=

&.%=B" B.%%9%A&%/

" %.294%&.9"3A&%/=

&.3B"B&.&"4A&%/=

9 %.22== &.9"3A&%/=

".92= ".%3B%A&%/=

N/ C C$ C#

& %.2=%% %.B44 %.392

" %.324 %.B= %.294%

9 %.B&&= %.B&4 %.22==



26

TABLA N/ 1

TABLA N/1

TABLA N/ 1G

DISCUSIÓN:

De acuerdo a +87''8'7 I &4=", los Coeficientes de Contracción -Cc, var)an entre

%.4 y %.44. !l reali5ar una pequeJa comparación con nuestros resultados observamos

bastante cercan)a con los Cc teóricos, por lo menos menor a la #nidad.

'l motivo de los pequeJos errores en los resultados, se debe que, el m6todo que se

empleó para el cálculo de la velocidad: medida directa del diámetro del c(orro, en el

cual se emplea calibres para calcular el diámetro aproximado del c(orro es el más

inexacto que todos los otros m6todos existentesK otro factor que pudo alterar los

resultados fue la lectura de las alturas, las cuales son muy desordenadas e inexactas.

VII. CONCLUSIONES:

N/

Ve%oi#&# 78=i7&

?7,@& &.%=B"

" &.3B"B

9 ".92=

N/ Ve%oi#&# )e&% ?7,@

& %.4="

" &.%3

9 &.4"4

N/

C&#&%

?7+,@& B.%%9%A&%/

" &.&"4A&%/=

9 ".%3B%A&%/=



26

legamos a determinar los coeficientes de velocidad, de contracción y descarga para el

medidor de flujo de placa orificio instalado en el fondo de un tanque. +e determinaron la velocidad máxima de una corriente de flujo mediante un tubo de

Pitot, instrumento que mide la velocidad puntual.

+e llegó a comparar los caudales obtenidos por el medidor placa orificio, tubo de Pitot

con el caudal real.

'l tubo de Pitot, es una aguja delgada (ipod6rmica doblada en 4%$ el cual es uno de los

aparatos más exactos para medir la velocidad, el cual es capa5 de medir la presión total

o presión de E,"&!&7ie!"o.

'xisten diversas adaptaciones en el 8ubo de Pitot, que permiten (alla diferentes tipos

de fluidos como los compresibles.

VIII. CUESTIONARIO.

1. e, 3,"ifi&6%e &,7i) e e% C# e, ! o!,"&!"e ,o6)e e% )&!-o #e f%3o, #e 2)e6&

e,"&6%e

(. 2o) > e% C# "o7& %o, $&%o)e, ,i-!ifi&"i$&7e!"e i!fe)io) & 1.0

's particularmente importante en aplicaciones del flujo metodos restrictivos para elegir

intrumentos cuyo rango de medida sea apropiado a las magnitudes de flujo a medir. 'ste

requerimiento se origina a causa de la relacion cuadratica entre la diferencia de presion y la

ra5on del flujo, lo cual significa que como la diferencia de presion disminuye, el error

cometido en la medida del flujo puede llegar a ser muy grande. Como consecuencia, la

restriccion de medidores es solo satisfactoria para mediciones de flujo entre 9%L y &%%L del

rango de intrumento.

+. > "i2o #e 2)e,i*! %%e$& ! f%i#o e! 7o$i7ie!"o *7o 2e#e 7e#i) %& 2)e,i*!

#e e,"&!&7ie!"o

'l tipo de presión que lleva un fluido en 7o$i7ie!"o es Presión 'stática y Presión

Dinámica, la cual se relaciona con la altura de la velocidad, existiendo ecuaciones para

determinar 6sta 0ltima.

Por otro lado la presión de E,"&!&7ie!"o, no viene a ser más que la 2)e,i*! "o"&%, es

decir es la suma de la Presión 'stática -(% más la Presión Dinámica -*. Msta presión

de 'stancamiento puede ser medida a trav6s del T6o #e Pi"o" Si72%e, en donde, tal y



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como se observa en la igura -%" de la parte teórica, la l)nea de corriente que pasa por

&, llega al punto ", llamado punto de estancamiento, donde el fluido está en reposo, y

all) se divide y pasa a lo largo del exterior del tubo. a presión en " viene dada por la

altura de la columna del l)quido en el tubo.

Co7o 2e#e 7e#i) %& 2)e,io! #e e,"&!&7ie!"o

a presión de estancamiento -stagnation pressure es la onda de presión que se produce

como consecuencia de reducir subitamente la velocidad de circulación de un l)quido en

una tuber)a, mediante el cierre brusco de una válvula. !l reducirse la velocidad -o

impulso el l)quido -idealmente incompresible se comprime, incrementándose la presión,

la energ)a cin6tica se transforma en presion, y se genera una onda de presión se propaga

aguas arriba en la tuber)a, en ocasiones produciendo un ruido se, tambi6n conocido como

Nater (ammer, o golpe de martillo o golpe de ariete.

'n el sitio & del esquema adjunto, embocadura del tubo, se forma un punto de

estancamiento. !() la velocidad -v& es nula, y la presión, seg0n la ecuación de ?ernoulli,

aumenta (asta:

Por lo tanto:

+iendo:

• P% y v% < presión y velocidad de la corriente en el punto %.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Bernoulli





26

• Pt < presión total o de estancamiento.

!plicando la misma ecuación entre las secciones ❶ y ❷, considerando que v& < v" < %, se

tiene:

+iendo:

• y" / y& < -lectura en el tubo pie5om6trico

uego:

Msta es la denominada e=2)e,i*! #e Pi"o".

. E! e% e=2e)i7e!"o e=i,"e o!$e),i*! #e e!e)-& 7e8!i& e=i,"e 2>)#i#&, 2o)

f)ii*!

Cuando el l)quido se encuentra dentro del tanque a una determina altura -5, la energ)a

que posee 6ste es E!e)-& Potencial, que es aquella que posee el l)quido debido a su

posición, pero en el momento en que 6ste fluido pasa a trav6s del orificio,instantáneamente, la energ)a potencial se convierte E!e)-& Me8!i&' debido a la

fuer5a de presión con la que cae la que, a escalas mayores, origina trabajo mecánico.

+) existen p6rdidas por fricción, lo cual queda demostrado en el punto -, pues existe

ro5amiento tanto en el orificio como en el tubo de Pitot, las cuales aumentan conforme

aumenta el caudal del l)quido en estudioK 6stas p6rdidas por fricción están dadas por la

relación entre la diferencia de presiones -* y la densidad -δ del l)quido que está

fluyendo.

. Se 2e#e 7e#i) &#&%e, o! e% "6o #e Pi"o" o)ifiio 2&)& f%i#o, o72)e,i6%e,.

+) es posible medir caudales en el tubo de Pitot para fluidos compresibles -gases

mediante un 8ubo de Pitot E,"8"io, el cual nos determina la velocidad de un flujo

compresible. 'n la ig -%= la velocidad de la corriente libre en & a cero en " se

produce muy lentamente sin transferencia de calor muy significativa, y el ro5amiento

desempeJa un papel muy pequeJo, por lo que se puede suponer que la conversión es

isoentrópica.



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+e puede obtener la presión E,"8"i& -p& a partir de los orificios laterales del tubo de

pitot y la presión de E,"&!&7ie!"o a partir de los orificios de c(oque llevada a un

manómetro simple, o se puede (allar p" I p& del manómetro diferencial. +i el tubo no

está diseJado para medir la presión estática verdadera, se debe calibrar y calcular dic(a

presión.

. Si ,e $&! & 7e#i) &#&%e, #e 2)o#"o, &%i7e!"iio, #e e 7&"e)i&% #e6e! e,"&)

o!,")i#o, %o, 7e#i#o)e, #e f%3o.

'l material del cual #e6e! estar construidos los equipos medidores de flujo de

2)o#"o, &%i7e!"iio, es de Acero Comercial Inoxidable Sanitario, del cual deben

estar construidos en su totalidad los equipos diseJados para el transporte o flujo de

productos alimenticios.

I. REFERENCIA BIBLIOHRFICA.

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práctica nº09 mecanica de fluido

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