flujo

1. MEDIDORES DE FLUJO
OBJETIVOS
- Mostrar a losalumnoslaoperaciónde losmedidoresVenturi yorificio.
FUNDAMENTOTEÓRICO
Tubo de venturi. En la Figura 1 se representa un tubo de venturi, que consta de una sección de
entradaA, formadapor unpequeñocilindroyuntroncode cono,una garganta B, y unasecciónde
salidaC,consistente enunlargotronco de cono.En lasecciónsituada aguas arriba, en la unión de
las partes cilíndrica y cónica, existe una cámara anular D, que comunica con la parte interior del
tubo, mediante unos pequeños orificios E. La cámara anular y los pequeños orificios, forman un
anillo piezométrico, cuya misiónespromediar las presiones individuales transmitidas a través de
losdistintosorificios.Lapresiónmediase transmite atravésde la tomade presión F situada aguas
arriba.En el extrechamiento o garganta, se forma otro anillo piezométrico mediante una cámara
anular G y un recubrimiento H. El recubrimiento está taladrado perfectamente y pulimentado
hasta undiámetrodeterminado,yaque se reduce la exactitud de la medida si el estrechamiento
no está bien mecanizado. La presión en el estrechamiento se transmite a través de la toma de
presión 1. Entre las tomas F e 1, se conecta un manómetro u otro aparato para medir diferencias
de presión.
Figura 1. Venturímetro: A, sección de entrada. B, sección de la garganta. C, sección de salida. D, G, cámaras
piezométricas.E, orificiosdelas cámaras piezométricas. F,toma de presión aguas arriba. H,recubrimiento. I,
toma de presión aguas abajo.
En el tubo de venturi, la velocidad aumenta en el cono anterior y la presión disminuye,
utilizándose la caída de presión, para medir la velocidad de flujo a través del aparato. Pasado el
estrechamiento,lavelocidaddisminuye yse recupera en gran parte la presión original en el cono
posterior.Conel finde que larecuperaciónde presiónseagrande,el ángulo del cono posterior C,
espequeño,de formaque se evitalaseparaciónde capa límite yla fricciónes mínima. Puesto que
la separación no tiene lugar en la disminución de la sección transversal, el cono anterior puede
hacerse más corto que el posterior, con lo que se ahorra espacio y material. Aunque los
venturímetros pueden aplicarse para medidas de gases, se utilizan con mayor frecuencia para la
medidade líquidos,especialmenteagua.El tratamientoque sigue está restringido para fluidos no
compresibles.
Medidor de orificio. El tubo de venturi posee ciertas desventajas prácticas en las operaciones
industriales ordinarias. Es caro, ocupa un espacio considerable y no se puede variar la relación
entre el diámetro del estrechamiento y el diámetro de la tubería. Para un cierto aparato y un
determinadosistemamanométrico,lamáximavelocidadde flujoestáfijada,de forma que si varía

2. el intervalo de flujo, el diámetro del estrechamiento puede resultar demasiado grande para
obtenerunalecturaexactao demasiadopequeño para acomodarse a la nueva velocidad máxima
de flujo. El medidor de orificio elimina estos inconvenientes, pero en cambio origina un mayor
consumo de potencia.
En la Figura 2 se representa un orificio de bordes rectos. Consiste en una placa perfectamente
taladrada y mecanizada, con un orificio concéntrico con la tubería en la que está instalado. El
orificiode laplacapuede estarbiseladoen la parte posterior. Se instalan la toma de presión, una
anterior y otra posterior a la placa, y se conectan a un manómetro u otro aparato equivalente de
medidade presiones. La posición de las tomas es arbitraria y el coeficiente del aparato depende
de la posición de dichas tomas.
MATERIALES
- Tubo Venturi
- Placasorificio
- Rotámetro
- Bombade agua
- Regla
- Agua
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Procedimiento para calcular caudales para volúmenes bajos:
a) Primero conectamos nuestra manguera (la cual representa
nuestratubería de sección constante) al banco hidráulico en la
parte donde está la válvula por donde saldrá el agua.
- Luego procedemos a graduar la válvula para que regule
también el volumen del agua.
- Ahora tomaremos la manguera y sincronizado con nuestro
cronometro empezaremos a llenar nuestra probeta, luego al
mismo tiempo de llenar para e cronometro.
- Luego tomaremos los datos obtenidos: un volumen a un
determinado tiempo.
- Ahoraen nuestro ensayo hemos tomado 3 muestras por cada
giro de válvula que regula el volumen de salida.

3. Se hizoel procedimientoparavercuán esel porcentaje de erroren el flujo.
1 lectura 2 lectura 3lectura
Q1= 4
T= 1.0019 min
V=4.080L
T= 0.9985min
V=4.200L
T=1.0002 min
V=4.150L
Con latabla se obtuvolaslecturaspara poderpromediar,luegocalculamosloscaudales
verdaderosmidiendoel tiempoyel volumenenlaprobeta.
Q /L/min) Tiempo (min) Volumen (L) Q (L/min) Q (L/seg)
4
1.0019 4.08 4.072262701 0.06787105
0.9985 4.2 4.206309464 0.07010516
1.0002 4.15 4.149170166 0.06915284
Al cual como caudal verdaderoenlastreslecturasse tiene yel
porcentaje de errores:
Promedio 4.142580777
% Error 3.564519425
b) Primero vemos el nivel rotámetro el cual nos indica la
cantidad de fluido que está pasando al sistema, este
instrumento nos da valores de galones por minuto (GPM) y
también litros por minuto (LPM), para la práctica medimos
en 4, 6 y 8 (LPM).
c) Luego observamos en el banco de flujo, donde se
encuentran los instrumentos de Venturi y orificio el
cuales tienes sus propios manómetros, con ellos
medimoslacaída de presión mediante la diferencia de
alturas para cada velocidad de 4 ,6 y 8 (LPM) que se da
en el rotámetro.

4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Para poderhallarel caudal primerose midióen el rotámetro las diferencias de alturas (H) como
se observa en la tabla Nº1, a ciertos caudales en L/min, luego convertimos a m3
/s.
Se obtuvo3 datosde H para cada caudal,luegose obtuvounpromediode Hy con ese hallamos
la velocidad, que está dada por la siguiente educación:
Para Venturi:
𝑉
1 =
𝐶𝑉
√𝛽4 − 1
√2𝑔∆𝐻
Donde:
𝛽 = (
𝐷
𝑑
)
D: diámetro mayor y d: diámetro menor. Entonces:
𝛽 = (
0.022 𝑚
0.0132 𝑚
) = 1,667
Entonces la velocidad será, para el caudal leído de 4 LPM:
𝑉
1 =
1
√(1.667)4 − 1
√2 × 9,81 × 0,013 = 0,195 𝑚/𝑠
Luego de hallar la velocidad hallamos el caudal teórico:
𝑄 =
𝐶𝑉
√𝛽4 − 1
√2𝑔∆𝐻
Donde:
g: gravedad =9,81m/s2
H: promedio de las alturas = 0,013 m
Cv: coeficiente de Venturi
 = 1,667
Para hallar el caudal consideramos a Cv=1 para nuestro primer cálculo:
𝑄 =
1 𝑥 𝜋(0.022)4/4
√(1,667)4 − 1
√2 × 9,81 × 0,013
𝑄 = 7,405 × 10−5𝑚3/𝑠
𝑄 = 4,443 𝐿/𝑚𝑖𝑛

5. Realizamos el mismo cálculo para las demás H y tenemos como resultado:
Datos medidor Venturi
D (m) = 0.022
d (m) = 0.0132
β = 1.667
A1 (cm2
) = 3.80
Cv = 1
Cuadro Nº1:
Comopodemosobservarenel cuadro nuestrocaudal debió serigual al caudal que se tomolectura
enel rotámetro,estose debióa que el valorde Cv fue el incorrecto,parahallar el verdadero valor
de Cv utilizamos una herramienta del Excel, Solver con el hallaremos el real valor de Cv.
Primero debemos igualar el Q teórico con el Q de lectura de rotámetro:
𝑄𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝑄𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎
𝑄𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑄𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 = 0
Realizamos esta operación solo con el primer dato:
4.4447 − 4 = 0,4447
lectura Rotámetro Diferencial de Presión Velocidad Caudal
L/min m3/s H (mm) H (cm)
H (cm)
prom
H (m) V(m/s) Q (m3/s) Q (L/min)
4 6.667E-05
15 1.5
1.30 0.0130 0.195 7.41E-05 4.444784716
15 1.2
13 1.2
6 1.000E-04
28 2.5
2.63 0.0263 0.277 1.05E-04 6.32604057
28 2.7
28 2.7
8 1.333E-04
45 4.7
4.6 0.0460 0.367 1.39E-04 8.360995128
50 4.6
50 4.5
12 2.000E-04
108 4.4
4.3 0.0430 0.354 1.35E-04 8.08757601
106 4.3
109 4.2
14 2.333E-04
141 4.1
4 0.0400 0.342 1.30E-04 7.796668158
140 4
139 3.9

6. Este valor para el Solver será nuestro valor objetivo, es el valor que queremos que sea cero.
El valor que queremos cambiar será el Cv=1, ya que queremos saber su verdadero valor.
Luego resolvemos y el Solver inmediatamente nos dará una solución que será la siguiente:
La solución que se nos dio de Cv = 0,8999
Como se observa los valores del caudal que soluciono el solver son muy cercanos.
Lo que podemos concluir que el verdadero valor de Cv=0,9.
lectura Rotámetro Diferencial de Presión Velocidad Caudal
L/min m3/s H (mm) H (cm)
H (cm)
prom
H (m) V(m/s) Q (m3/s) Q (L/min)
4 6.667E-05
15 1.5
1.30 0.0130 0.175 6.67E-05 4
15 1.2
13 1.2
6 1.000E-04
28 2.5
2.63 0.0263 0.250 9.49E-05 5.693000651
28 2.7
28 2.7
8 1.333E-04
45 4.7
4.6 0.0460 0.330 1.25E-04 7.524319545
50 4.6
50 4.5
12 2.000E-04
108 4.4
4.3 0.0430 0.319 1.21E-04 7.27E+00
106 4.3
109 4.2

7. Para medidor Orificio:
𝑉
1 =
𝐶𝑂
√𝛽4 − 1
√2𝑔∆𝐻
Donde:
𝛽 = (
𝐷
𝑑
)
𝑄 =
𝐶𝑂
√𝛽4 − 1
√2𝑔∆𝐻
Repetimoslosmismosprocedimientosque se realizo para el medidor Venturi, ahora el valor que
debemos corregir será el coeficiente del medidor orifico, CO.
Primero datos obtenidos, con un valor de Cv =1 inicial:
D (m) = 0.022
d (m) = 0.0154
β = 1.429
A1 (cm2) = 3.80
Co = 1
lectura Rotámetro Diferencial de Presión Velocidad Caudal
L/min m3/s H (mm) H (cm) H (cm) prom H (m) V(m/s) Q (m3/s) Q (L/min)
4 6.667E-05
13 1.3
1.27 0.0127 0.280 1.07E-04 6.39123849
14 1.4
11 1.1
6 1.000E-04
27 2.7
2.63 0.0263 0.404 1.54E-04 9.215242559
25 2.5
27 2.7
8 1.333E-04
51 5.1
5.13 0.0513 0.564 2.14E-04 12.8662974
51 5.1
52 5.2
12 2.000E-04
105.5 10.55
11.02 0.1102 0.826 3.14E-04 18.84859389
112 11.2
113 11.3
14 2.333E-04
153 15.3
15.57 0.1557 0.982 3.73E-04 22.40534655
155 15.5
159 15.9

8. Valores corregidos por la herramienta Solver:
lectura Rotámetro Diferencial de Presión Velocidad Caudal
L/min m3/s H (mm) H (cm)
H (cm)
prom
H (m) V(m/s) Q (m3/s) Q (L/min)
4 6.667E-05
13 1.3
1.27 0.0127 0.175 6.67E-05 4
14 1.4
11 1.1
6 1.000E-04
27 2.7
2.63 0.0263 0.253 9.61E-05 5.767422119
25 2.5
27 2.7
8 1.333E-04
51 5.1
5.13 0.0513 0.353 1.34E-04 8.052459578
51 5.1
52 5.2
12 2.000E-04
105.5 10.55
11.02 0.1102 0.517 1.97E-04 11.79652045
112 11.2
113 11.3
14 2.333E-04
153 15.3
15.57 0.1557 0.615 2.34E-04 14.02253825
155 15.5
159 15.9
La solución que se nos dio de CO = 0.6258
Como se observa los valores del caudal que soluciono el solver son muy cercanos.
Lo que podemos concluir que el verdadero valor de Co=0,63
CONCLUSIONES
- Podemosconcluirde acuerdoa los cálculos realizados, que el medidor de Placas Orificio
es mejor al Tubo Venturi, ya que los valores que se obtuvieron del caudal fueron más
cercanos a los valores leídos en el rotámetro.
- Podemosconcluirque enVenturi lasvelocidadessonmayoresque enel medidororificio

9. 1. Haga un gráfico de V1 vs Hpara Venturi y el orificio
2. Haga un gráfico Q vs Hpara Venturi y el orificio.
BIBLIOGRAFÍA
- Warren McCabe, OperacionesUnitarias enIngenieríaQuímica,edición4ta,editorial
McGraw-hill
- José Costa López, CURSO DE INGENIERÍA QUÍMICA, editorial reverte.
- R. Byron Bird, FENÓMENOS DE TRANSPORTE, Wditorial Limuyasa Wiley.
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
velocidad
,
m/s
H , m
Venturi
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
Q
,
L/min
H, m
Venturi
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
Velocidad,
m/s
 H, m
Orificio
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
Q
,
L/min
H, m
Orificio