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LABORATORIO DE

INGENIERIA MECANICA II

TEMA: Medidores de Flujo Interno

ESCUELA: Mecánica Eléctrica

DOCENTE: Ing. Neil VELASQUEZ DIAZ

INTEGRANTES:

ESPINOZA AVALOS Jhon

ALVARADO ROMERO Jhunior

GALVEZ DIAS Joel

PADILLA BONIFACIO Luis

2013-I

Laboratorio de ingeniería Mecánica I

Medidores de 2 Flujo interno

LABORATORIO N°04: MEDIDORES DE FLUJO INTERNO

I. OBJETIVOS:

1. OBJETIVOS GENERALES:

Reconocer los aspectos fundamentales del estudio de las propiedades

termodinámicas de psicrometría, presencia de humedad en el aire u otros gases.

2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Determinar la humedad relativa presente en una mezcla, en la atmosfera, a

condiciones normales mediante un psicrómetro de bulbo húmedo y bulbo

seco.

Reconocer valores de estado como punto de roció, punto de escarcha,

humedad relativa, humedad absoluta y presiones parciales.

Leer correctamente diagramas psicrométricos.

II. ROTÁMETRO Y VENTURIMÉTRO

III. EQUIPOS Y MATERIALES

Un banco hidráulico FME-00

Equipo de demostración de medición de flujo FME-18

Cronómetro

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Llenado de los tubos manométricos:

Cierre la válvula de control del banco hidráulico y cierre también la válvula de

control de flujo del equipo, FME-18

Conecte la bomba y abra completamente la válvula del equipo y la válvula del

banco hidráulico (lentamente) hasta alcanzar un flujo de 30 L/min. Espere

unos minutos hasta que los tubos manométricos estén completamente llenos y

no queden burbujas de aire en su interior.



Apague la bomba y cierre una válvula asegurándose de que el equipo quede

completamente estanco, es decir que entre ni salga agua.

Abrir la válvula de purga.

Abrir con cuidado la válvula de control de equipo, se puede observar como los

tubos manométricos se llenen de aire.

Una vez alcanzado el nivel requerido cierre la válvula de control de flujo y

coloque otra vez la válvula antirretorno o en su defecto cierre la válvula de

purga.

Todos los tubos deben haber alcanzado el mismo nivel.

Abrir con cuidado la válvula de control de equipo teniendo en cuenta el caudal

que se requiere (15, 20, 25, 30 L/min), cerciorándose con el rotámetro del

equipo.

V. DATOS POR CONSIGNAR:

PARTE I: Lectura en el Venturímetro

Para el desarrollo de las actividades, para el venturímetro se llenara en este

cuadro.

Cuadro N°1

P1

(mmH2O)

P2

(mmH2O)

∆P=(P1- P2)

(mmH2O)

P3

(mmH2O)

QR

(Litros/min)

1 297 198 99 281 30

2 269 195 69 252 25

3 230 185 45 220 20



4 199 175 24 194 15

Así mismo el caudal en el medidor venturimetro está dado por la ecuación.

𝑄𝑉 = 𝐶𝑑𝐴2

(

1

√1 − (𝐴2𝐴1)2

)

√2𝑔(𝑃1 − 𝑃2)

𝛾

Donde: 𝐶𝑑 = 0.98

𝐴2 = 3.14𝑥10−4𝑚2

𝐴1 = 8.04𝑥10−4𝑚2

Finalmente elaboramos un cuadro comparativo:

Cuadro N°2

Volumen (Litros)

Tiempo (s)

Qreal

(Litros/min)

QR

(Litros/min)

QV

(Litros/min)

Q’V

(Litros/min)

1

2 30.15

3.4368 30 27.947 28.518 2 35.05

2 34.55

Promedio 34.916

2

2 9.58

7.93583 25 23.332 23.808 2 14.80

2 20.97

Promedio 15.117

3

2 6.84

8.3784 20 18.842 19.227 2 14.53

2 21.60

Promedio 14.323

4 2 4.05 15.3315 15 13.760 14.041



2 8.14

2 11.29

Promedio 7.827

PARTE II: Lectura en la placa orificio

Para el desarrollo de la determinación de las actividades en la placa orificio, se

llenara en el cuadro N°3 (ver resultados finales) con los siguientes parámetros.

𝑄′𝑃 = 𝐶𝑑𝐴2

(

1

√1 − (𝐴2𝐴1)2

)

√2𝑔(𝑃6 − 𝑃7)

𝛾

𝑄𝑃 = 𝐴2

(

1

√1 − (𝐴2𝐴1)2

)

√2𝑔(𝑃6 − 𝑃7)

𝛾

Cuadro N°3

P6

(mmH2O)

P7

(mmH2O)

∆P=(P6- P7)

(mmH2O)

P8

(mmH2O)

QR

(Litros/min)

1 329 96 233 185 30

2 260 94 166 160 25

3 180 89 91 125 20

4 138 84 54 109 15



Cuadro N°4

Volumen (Litros)

Tiempo (s)

Qreal

(Litros/min)

QR

(Litros/min)

Qp

(Litros/min)

Q’p

(Litros/min)

1

2 2.61

14.8699 30 43.7494 42.8744 2 7.83

2 13.68

Promedio 8.04

2

2 5.44

10.6411 25 36.9274 36.1888 2 11.56

2 16.83

Promedio 11.277

3

2 8.59

6.3448 20 27.3410 26.7942 2 19.17

2 28.98

Promedio 18.913

4

2 7.84

5.2203 15 21.0616 20.6403 2 26.76

2 34.36

Promedio 22.987



VI. CUESTIONARIO

1. En función de los valores del cuadro N°2 y la ecuación (e) graficar, QR vs Qreal

comentar los resultados de la gráfica e indicar cuál es la orientación de la

recta ¿Por qué QR ≠ Qreal?

Qreal QR QV

(Litros/min) (Litros/min) (Litros/min)

3.4368 27.9477.9358 23.3328.3784 18.842

15.3315 13.76

3.4368

15.3315 15 13.76

27.947

7.93583 25 23.332

8.3784 20 18.842

30

3

5

7

9

11

13

15

13 15 17 19 21 23 25 27

Qre

al (

L/m

in)

Qv (L/min)

Qv vs Qreal

Con referencia al grafico obtenido es notorio que los caudales tanto el real y del

Venturi metro, son diferentes por que no se ha considerado algunas perdidas de carga

y tiempo adicional, con lo cual ha variado un poco. La orientación es creciente.

La diferencia que existe entre QR y Qreal se debe a que el primero es un valor obtenido

por el rotámetro (medición directa) y mientras que el Qreal es un valor teórico

obtenido a base de cálculos.



2. En función del cuadro Nº 2 y la ecuación (f) graficar Qreal vs Q´v determinar el

valor aproximado de la pendiente y compararlo con el valor Cd. Para cada

caso dando el margen de error de la práctica realizada.

Qreal QR QV

(Litros/min) (Litros/min) (Litros/min)

3.4368 27.9477.9358 23.3328.3784 18.842

15.3315 13.76

15.3315 15 13.76

27.947

7.93583 25 23.332

8.3784 20 18.842

303.4368

y = -1.184x + 31.354R² = 0.9155

13

15

17

19

21

23

25

27

3 5 7 9 11 13 15

Qv

(L/m

in)

Qreal (L/min)

Qreal vs Q'v

Series1

Lineal (Series1)

Entonces la pendiente del grafico obtenido será igual al Cd para el tubo de Venturi

(m=0.98). Pero con una línea de tendencia (m=1.18) aproximadamente.

El porcentaje de error = 𝑸𝑹−𝑸′𝑽

𝑸𝑹∗ 𝟏𝟎𝟎 =

𝟐𝟓−𝟐𝟑.𝟖𝟎𝟖

𝟐𝟓∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟒. 𝟕%



3. En función de los valores del cuadro Nº 4 y la ecuación (g) graficar Qp Vs

Qreal comentar los resultados de la gráfica e indicar cuál es la orientación de

la recta. Porque Qp vs Qreal.

Q’p

(Litros/min

)

Qp Qreal

43.7494 14.8699

36.9274 10.6411

27.341 6.3448

21.0616 5.2203

26.7942

20.6403

42.8744

36.1888

y = 0.4301x - 4.6091R² = 0.9642

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

20 25 30 35 40

Qre

al (L

/min

)

Qp (L/min)

Qp vs Q real

Qp vs Q real

Lineal (Qp vs Q real)

Se observa que su pendiente es aproximadamente es m=0.43 y su orientación es

ascendente.

La diferencia que existe se debe a que el primero Qp es un valor obtenido por el

rotámetro (medición directa) y el segundo a base cálculos.



4. Graficar Qreal vs Q`p. Determinar el valor aproximado de la pendiente y

compararlo con el valor Cd. Para cada caso dando el margen el margen de

error de la práctica realizada.

Qp Q’p

(Litros/min

)

(Litros/min

)

Qp Qreal Q'p

43.7494 14.8699 42.8744

36.9274 10.6411 36.1888

27.341 6.3448 26.7942

21.0616 5.2203 20.6403

43.7494 42.8744

36.9274 36.1888

21.0616 20.6403

27.341 26.7942

y = 0.4388x - 4.6091R² = 0.9642

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

20 25 30 35 40

Qre

al (L

/min

)

Q'p (L/min)

Qp vs Q real

Qp vs Q real

Lineal (Qp vs Q real)

5. Representar en un mismo gráfico Phv y Php vs QR. Comentar los resultados

e indicar en cuál de los medidores se da la mayor pérdida de carga y de que

depende.

Phv Php QR

99 233 30

69 166 25

45 91 20

24 54 15

0

50

100

150

200

250

300

350

30 25 20 15

QR (L/min)

Phv, Php vs QR

Phv Php



6. Demostrar la ecuación general (d)

𝑄 = 𝐶𝑑𝐴2

(

1

√1 − (𝐴2𝐴1)2

)

√2𝑔(𝑃1 − 𝑃2)

𝛾

De la gráfica mostrada se tienes que:

𝑄 = 𝐴1𝑉1

Además el flujo es incomprensible, entonces el caudal es igual en cualquier punto, de

modo que la ecuación de la conservación de la masa toma la forma de:

�̇�1 = �̇�2

𝐴1𝑉1 = 𝐴2𝑉2 ⟹ 𝑄 = 𝐴1𝑉1 = 𝐴2𝑉2

⟹ 𝑉1 =𝑄

𝐴1⟹ 𝑉2 =

𝑄

𝐴2 ……………………...(1)

Entonces utilizamos la ecuación de Bernoulli. Se puede calcular las presiones en cada

punto, además las alturas son las mismas por lo tanto z1=z2

𝑃1 +𝜌𝑉1

2

2= 𝑃2 +

𝜌𝑉22

2 ………………………(2)



Reemplazado la ecuación (1) en (2)

𝑃1 +𝜌𝑄2

2𝐴12 = 𝑃2 +

𝜌𝑄2

2𝐴22

𝑃1 − 𝑃2 =𝜌𝑄2

2𝐴22 −

𝜌𝑄2

2𝐴12

𝑃1 − 𝑃2 =𝜌𝑄2

2(1

𝐴22 −

1

𝐴12)

𝑄 =√

2(𝑃1 − 𝑃2)

𝜌 (1

𝐴22 −

1

𝐴12)

=√

2(𝑃1 − 𝑃2)

𝜌 (𝐴12 − 𝐴2

2

𝐴22𝐴1

2 )

= 𝐴2𝐴1√

2(𝑃1 − 𝑃2)

𝜌𝐴12 (1 −

𝐴22

𝐴12)

𝑄 =𝐴2𝐴1𝐴1 √

2(𝑃1 − 𝑃2)

𝜌 (1 − (𝐴2𝐴1)2

)

= 𝐴2

(

1

√1 − (𝐴2𝐴1)2

)

√2(𝑃1 − 𝑃2)

𝜌

En realidad hay que tener en cuenta las pérdidas de carga en el ducto. De este modo la

formula anterior se corrige con un coeficiente adicional, Cd llamado coeficiente de

descarga que tiene en cuenta las pérdidas en el tramo de 1 – 2 así obtendremos:

𝑄 = 𝐶𝑑𝐴2

(

1

√1 − (𝐴2𝐴1)2

)

√2(𝑃1 − 𝑃2)

𝜌



7. Investigar acerca del marco conceptual y criterio de diseño de: placa

orificio , Venturi metro y rotámetro

PLACA DE ORIFICIO:

La placa de orificio es el elemento primario para la medición de flujo más sencillo, es

una lámina plana circular con un orificio concéntrico, excéntrico ó segmentado y se

fabrica de acero inoxidable, la placa de orificio tiene una dimensión exterior igual al

espacio interno que existe entre los tornillos de las bridas del montaje, el espesor del

disco depende del tamaño de la tubería y la temperatura de operación, en la cara de la

placa de orificio que se conecta por la toma de alta presión, se coloca perpendicular a

la tubería y el borde del orificio, se tornea a escuadra con un ángulo de 900 grados, al

espesor de la placa se la hace un biselado con un chaflán de un ángulo de 45 grados

por el lado de baja presión, el biselado afilado del orificio es muy importante, es

prácticamente la única línea de contacto efectivo entre la placa y el flujo, cualquier

rebaba, ó distorsión del orificio ocasiona un error del 2 al 10% en la medición,

además, se le suelda a la placa de orificio una oreja, para marcar en ella su

identificación, el lado de entrada, el número de serie, la capacidad, y la distancia a las

tomas de presión alta y baja. En ocasiones a la placa de orificio se le perfora un orificio

adicional en la parte baja de la placa para permitir el paso de condensados al medir

gases, y en la parte alta de la placa para permitir el paso de gases cuando se miden

líquidos.



VENTURIMETRO

Es un tipo de boquilla especial, seguido de un cono que se ensancha gradualmente,

accesorio que evita en gran parte la pérdida de energía cinética debido al rozamiento.

Es por principio un medidor de área constante y de caída de presión variable. En la

figura se representa esquemáticamente un medidor tipo Venturi.

EFECTO VENTURI

Fenómeno que se produce en una canalización horizontal y de sección variable por la

que circula un fluido incompresible, sin viscosidad y si la circulación se lleva a cabo en

régimen permanente.

De acuerdo con el teorema de Bernoulli, la velocidad en la parte estrecha de la

canalización tiene que ser mayor que en la ancha, y por estar ambas a la misma altura,

la presión en la parte ancha es mayor que en la estrecha. Por tanto, cuando un fluido

incrementa su velocidad sin variar de nivel, su presión disminuye.

Aplicaciones de este fenómeno son la trompa de agua, que es un aparato utilizado en

los laboratorios para hacer el vacío, los tubos de Venturi, que se emplean para medir

caudales y crear depresiones locales, los pulverizadores y el mechero Bunsen.



ROTÁMETRO

Un rotámetro es un medidor de caudal en tuberías de área variable, de caída de

presión constante.

FUNCIONAMIENTO DEL ROTÁMETRO:

El rotámetro consiste de un flotador (indicador) que se mueve libremente dentro de

un tubo vertical ligeramente cónico, con el extremo angosto hacia abajo. El fluido

entra por la parte inferior del tubo y hace que el flotador suba hasta que el área anular

entre él y la pared del tubo sea tal, que la caída de presión de este estrechamiento sea

lo suficiente para equilibrar el peso del flotador. El tubo es de vidrio (para presiones

bajas; y de metal para presiones altas) y lleva grabado una escala lineal, sobre la cual

la posición del flotador indica el gasto o caudal.

FUNDAMENTO DEL ROTÁMETRO:

El funcionamiento de este instrumento está basado en que el desplazamiento del

émbolo es proporcional al empuje realizado, según el principio de Arquímedes ("Todo



cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje vertical y hacia arriba al peso

del líquido desalojado") y la altura desplazada será equivalente a un flujo determinado.

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