República bolivariana de Venezuela La Universidad del Zulia Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química Laboratorio de Operaciones Unitarias I

PRÁCTICA Nº 5. MEDIDORES DE FLUJO PARA FLUIDOS COMPRESIBLES 1.

OBJETIVO GENERAL: Calibrar los medidores de flujo tipo vénturi, placa orificio y tubo pitot utilizando fluidos compresibles

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 2.1. Calibrar los medidores vénturi, placa orificio (caudal vs caída de presión) y tubo pitot (perfil de velocidad). 2.2. Calcular el coeficiente de expansión Y para la placa orificio y el vénturi. 2.3. Determinar el Número de Mach para el tubo pitot y construir el perfil de velocidad en el tubo venturi.

3. INTRODUCCIÓN TEÓRICA: Los medidores de Flujo son instrumentos que se utilizan para cuantificar y controlar el flujo de fluidos dentro de ductos o tuberías. Calibración Se basa en el establecimiento de flujo estacionario a través del medidor de flujo a ser calibrado y la medición del volumen o masa del fluido que pasa a través de él en un intervalo de tiempo medido con precisión. Tipos de Medidores de Flujo De área constante y caída de presión variable (M. de Obstrucción): Su principio es la colocación de una restricción de flujo de área fija de algún tipo en el tubo o ducto que transporta el fluido esta restricción de flujo provoca una caída de presión que varia con el caudal; así pues, la medición de la caída de presión por medio de un detector diferencial de presión adecuado permite medir el caudal. Ej. Placa orificio, tubo pitot, tobera de flujo, tubo venturi, tubo de flujo Dall. Placa orificio Consiste en una placa simple, con un orificio perforado, insertada en una tubería que produce una reducción en la sección de flujo que ocasiona una caída de presión, a consecuencia del aumento de velocidad. Cuando dicha placa se coloca en forma concéntrica dentro de una tubería, esta provoca que el flujo se contraiga de repente conforme se aproxima al orificio y después se expande de

repente al diámetro total de la tubería. La corriente que fluye a través del orificio forma una vena contracta y la rápida velocidad del flujo resulta en una disminución de presión hacia abajo desde el orificio. 

m  Co Y Ao

2P 1 1  4

Yteórico  1 

0,41  0,35 4  p2  1  p  1  



Dv Di

Tubo Venturi El Tubo de Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. En esencia, consta de una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro o instrumento registrador en la garganta se puede medir la caída de presión y calcular el caudal instantáneo. 

m  Cv Y Av

2P 1 1  4

k

 2  k 1  4 p Yteórico   2   2 k  p1   1   4  p2   p1  





   k    k  1   

Cp Cv

k 1    1   p2  k    p1      1  p2   p1      

Tubo Pitot Es empleado para determinar la magnitud de la velocidad en un punto. Consiste en un tubo que es colocado en contra del flujo y alineado con él, tiene varias lumbreras sensoras dispersas espacialmente, cuyas lecturas se promedian en un plano para producir una presión de “impacto” única (presión dinámica + presión estática) y una presión “estática” única que produce una señal ∆p. La caída de presión es prácticamente nula

V puntual  C 2P



N Ma 

Clasificación del Fluido: Subsónico NM a< 0,7 Transónico 0,7 < NM a < 1,2 Supersónico 1,2 < NM a < 5 Hipersónico NM a > 5

v a

a  kRT

4. EQUIPO Y PROCEDIMIENTO:

5. SEGURIDAD: Utilizar obligatoriamente bata de laboratorio.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 1. R.B. Bird, W.E. Stewart, E.N. Lightfoot. “Transport Phenomena". Editorial Wiley 2002. 2. J.R. Welty. "Fundamentos de transferencia de momento, calor y masa". Editorial Limusa. 2006.

La Universidad del Zulia Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química Laboratorio de Operaciones Unitarias I Fecha:___/___/___ Hora:__________

HOJA DE TOMA DE DATA # 1: ECUACIÓN DE CONTINUIDAD

1. DATOS GENERALES:

Perímetro del Tanque (cm): _______

Espesor del Tanque (cm):

_______

2. LLENADO DEL TANQUE CON CAUDAL CONSTANTE. 

Caso # 1:

Indicación del Rotámetro (%):

_______

Caudal de Entrada al Tanque (m3/s):

_______

h (cm)

0-10

10-20

20-30

30-40

40-50

30-40

40-50

t exp (s) 

Caso # 2:

Indicación del Rotámetro (%):

_______

Caudal de Entrada al Tanque (m3/s):

_______

h (cm)

0-10

10-20

20-30

t exp (s)

3. LLENADO DEL TANQUE CON CAUDAL VARIABLE.

Ind. Rotámetro

10

20

30

40

0-10

10-20

20-30

30-40

50

60

(%) Q (m3/s) h (cm) t exp (s)

40-50