Si alguna vez te has preguntado cómo funcionan los medidores de flujo en los sistemas de tuberías, el Venturimetro es una de las piezas clave que debes conocer. Esta pequeña pero poderosa herramienta se utiliza para medir el caudal de un líquido o gas que fluye a través de un conducto. En este artículo, descubrirás cómo funciona el Venturimetro, su principio de funcionamiento, la ecuación de descarga y el fascinante efecto Venturi que lo hace posible. Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de la hidrodinámica y descubrir cómo esta tecnología revoluciona el control de flujo en diversas aplicaciones industriales.
Discutimos la ecuación de movimiento de Bernoulli (basada en la ecuación de Euler). El venturieter es un medidor de flujo utilizado en muchas industrias para medir los caudales de líquidos en una tubería. Este venturímetro funciona según el principio de la ecuación de Bernoulli. Analicemos más detalles como la estructura, el principio de funcionamiento, las diferentes partes del venturímetro y más…
Venturímetro
El venturimetro es un medidor de flujo que se utiliza para medir los caudales de líquidos en una tubería en muchas aplicaciones, como las industrias del agua, química, farmacéutica y de petróleo y gas.
El medidor Venturi es un medidor de flujo de cabeza diferencial que puede convertir la energía de presión en energía cinética. Para lograr esto, el área de la sección transversal del tubo venturi se reduce para crear una diferencia de presión, que se mide con un manómetro para determinar el caudal del fluido.
Partes y construcción del venturimetro.
El venturímetro consta de 4 partes principales:
- Sección de entrada
- Cono convergente cónico
- cuello cilíndrico
- Salida cónica divergente
- Puntos de toma de presión aguas arriba y aguas abajo
Normalmente, muchos venturímetros pequeños pueden fabricarse de latón, vidrio o bronce, y los venturímetros grandes pueden fabricarse de hierro fundido, acero o acero inoxidable. Analicemos estas partes del venturímetro.
1. Sección de entrada
La sección de entrada del venturímetro es una sección cilíndrica recta con una longitud igual a 5 a 8 veces el diámetro de la tubería.
2. Cono convergente
En el venturímetro, el diámetro del tubo disminuye gradualmente en la sección del cono convergente. El ángulo del cono suele ser de 21° ±2°. A medida que el fluido fluye en el venturímetro, la velocidad del fluido aumenta en el cono de convergencia a expensas de una disminución de la presión.
3. cuello cilíndrico
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En el venturimetro, la garganta cilíndrica consta del diámetro mínimo del venturimetro. En la zona del cuello del cilindro la velocidad es máxima y la presión es mínima. Generalmente, el diámetro del cuello del cilindro para cada venturímetro es de 1/3 a 1/4 del diámetro de la tubería de la sección de entrada.
4. Salida cónica divergente
En el venturimetro, el diámetro de la tubería aumenta gradualmente en la salida cónica divergente. Esto aumentará la presión hasta la presión de entrada original. Generalmente, el ángulo del cono es 5° – 7° y 14° – 15°° para el cono de salida según las normas británicas.
5. Toca
Hay dos grifos en el venturimetro para medir la presión. La toma de presión aguas arriba se encuentra a una distancia de la mitad del diámetro de la tubería (es decir1/2) frente a la entrada convergente mientras la toma de presión aguas abajo está en la garganta (t/2), como se muestra en la siguiente figura.
Principio de funcionamiento del venturimetro.
- En un venturímetro, cuando un líquido fluye a través de la sección de entrada del venturímetro, acelera en la sección del cono convergente y luego desacelera en la sección divergente.
- La diferencia de presión entre un tramo aguas arriba y la constricción se mide con un manómetro.
- A partir de esta presión diferencial, se puede estimar el flujo volumétrico utilizando la ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad.
- Generalmente existen tres tipos de venturímetros (venturímetro horizontal, venturímetro vertical y venturímetro inclinado).
- Venturimetro horizontal tiene la mayor energía cinética y la menor energía potencial.
- Venturimetro vertical tiene la máxima energía potencial y la mínima energía cinética.
- Venturimetro inclinado Tiene energía potencial y cinética, que se encuentra entre los dos tipos mencionados anteriormente.
efecto venturi
El efecto Venturi es la reducción de la presión del fluido que se produce cuando un fluido fluye a través de una sección restringida (o restrictor) de una tubería.
Analicemos las ecuaciones del venturímetro para encontrar el valor de descarga.
Expresión para el caudal a través del venturímetro.
Considere un venturímetro montado horizontalmente a través del cual fluye un líquido (agua), como se muestra en la siguiente figura.
Dónde
D1 = diámetro en la entrada o en la sección (1),
PAG1 = presión en la sección (1)
v1 = velocidad del líquido en la sección (1)
A1 = Área en la sección (1) =ℼ/4) d12
D2PAG2v2 y un2son los valores correspondientes en la sección (2)
Aplicando la ecuación de Bernoulli en las secciones (1) y (2) obtenemos
Como asumimos que el venturímetro es horizontal, por ejemplo1 = por ejemplo2
(p1 – p2)/ρg es la diferencia de presión en las secciones 1 y 2 y corresponde a h.
Sustituyendo este valor en la ecuación anterior, obtenemos
Ahora aplique la ecuación de continuidad en las Secciones 1 y 2.
A1v1 = un2v2
v1 = (un2v2)/A1
Reemplacemos el valor v1 en la ecuación (a) anterior
Sabemos que el flujo es Q = a2v2
Esta ecuación (b) da el flujo en condiciones ideales. Esto se llama descarga teórica.
La descarga real será menor que la descarga teórica.
Coeficiente de ventuímetro
El coeficiente de descarga del venturímetro es la relación entre la descarga del flujo real y la descarga teórica. El coeficiente de descarga del ventuímetro se puede representar por CD. El valor del coeficiente del venturímetro es inferior a 1.
CD =Qacto/Q
Aplicaciones de los venturímetros
- Utilizado en carburadores de motores (sector automoción) para medir el flujo de aire.
- También se utiliza en la industria de tuberías para medir y controlar el flujo de procesos.
- En la industria médica, el flujo sanguíneo en las arterias se mide mediante venturímetros.
- Mide el flujo de fluidos en tuberías (industria del petróleo y el gas)
Ventajas del Venturimetro
- Los venturímetros se pueden instalar en dirección horizontal, inclinada o vertical.
- Ninguna parte móvil en el venturímetro. Pérdida de energía muy baja.
- Los venturímetros proporcionan resultados precisos.
- La precisión de un venturímetro no depende de la temperatura y la presión en la tubería.
- Amplia aplicabilidad para agua, sólidos en suspensión, gases, lodos, productos químicos, líquidos sucios, etc.
- Alto coeficiente de flujo y muy baja caída de presión.
- La probabilidad de estreñimiento es muy baja.
- La recuperación de presión del venturímetro es muy alta. La presión de salida es casi cercana a la presión de entrada.
Desventajas del venturimetro
- Caro en comparación con otros tipos de medidores de flujo.
- Rango limitado de medición de flujo.
- Los venturímetros no son adecuados para tuberías de diámetro muy pequeño.
Venturímetro: Medición precisa del caudal de fluidos
El venturímetro es un medidor de caudal utilizado en diversas industrias como agua, química, farmacéutica y de petróleo y gas para medir el flujo de fluidos en una tubería. Este dispositivo se basa en la ecuación de Bernoulli y tiene la capacidad de convertir la energía de presión en energía cinética para medir el caudal.
Partes y construcción del venturímetro
El venturímetro consta de 4 partes principales:
- Sección de entrada: Es una sección cilíndrica recta con una longitud de 5 a 8 veces el diámetro de la tubería.
- Cono convergente: En esta sección, el diámetro de la tubería disminuye gradualmente, lo que provoca un aumento en la velocidad del fluido y una disminución en la presión.
- Garganta cilíndrica: En esta sección, el diámetro es mínimo y la velocidad del fluido es máxima, mientras que la presión es mínima.
- Salida cónica divergente: En esta sección, el diámetro de la tubería aumenta gradualmente y la presión se restablece a su valor original.
Además, el venturímetro cuenta con dos tomas de presión, una ubicada a mitad del diámetro de la tubería aguas arriba y otra en la garganta del venturímetro.
Principio de funcionamiento del venturímetro
Cuando un fluido fluye a través del venturímetro, acelera en la sección de cono convergente y luego desacelera en la sección divergente. La diferencia de presión entre la sección aguas arriba y la garganta se mide con un manómetro. Utilizando esta diferencia de presión y aplicando la ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad, se puede estimar el caudal volumétrico.
Existen tres tipos de venturímetros: horizontal, vertical e inclinado. El venturímetro horizontal tiene la energía cinética más alta y la energía potencial más baja, mientras que el vertical tiene la energía potencial más alta y la energía cinética más baja. El venturímetro inclinado tiene una combinación de energía potencial y cinética en comparación con los otros dos tipos mencionados.
Efecto Venturi y cálculo del caudal
El efecto Venturi es la reducción de la presión del fluido cuando fluye a través de una sección estrecha de una tubería. Para calcular el caudal a través de un venturímetro, se utiliza la siguiente expresión:
Q = Cd * Qteórico
Donde Q es el caudal actual, Qteórico es el caudal teórico y Cd es el coeficiente de descarga del venturímetro, que representa la relación entre el caudal actual y el caudal teórico.
Aplicaciones, ventajas y desventajas del venturímetro
El venturímetro se utiliza en una variedad de aplicaciones, como la medición del flujo de aire en carburadores de motores, el control del flujo en la industria de tuberías, la medición del flujo sanguíneo en arterias en la industria médica y la medición del flujo de fluidos en la industria del petróleo y gas.
Entre las ventajas del venturímetro se encuentran su instalación en diferentes orientaciones, la ausencia de partes móviles, la precisión de las mediciones, la independencia de la temperatura y presión del fluido, su versatilidad y su alta recuperación de presión.
Por otro lado, entre las desventajas del venturímetro se encuentran su costo en comparación con otros medidores de caudal, el rango limitado de medición y su inadecuación para tuberías de diámetro muy pequeño.
En conclusión, el venturímetro es un medidor de caudal preciso utilizado en diversas industrias gracias a su principio de funcionamiento basado en la ecuación de Bernoulli. Con su diseño y construcción adecuados, proporciona mediciones precisas y confiables del caudal de fluidos en tuberías.
Preguntas frecuentes sobre el venturímetro
- ¿Qué es un venturímetro?
El venturímetro es un medidor de caudal utilizado en diversas industrias para medir el flujo de fluidos en una tubería. - ¿Cómo funciona un venturímetro?
El fluido acelera en la sección de cono convergente, luego desacelera en la sección divergente, y la diferencia de presión entre la sección aguas arriba y la garganta se mide para determinar el caudal. - ¿Cuáles son las ventajas del venturímetro?
El venturímetro se puede instalar en diferentes orientaciones, no tiene partes móviles, ofrece mediciones precisas, no se ve afectado por la temperatura y presión del fluido y tiene una alta recuperación de presión. - ¿Cuáles son las aplicaciones del venturímetro?
El venturímetro se utiliza en carburadores de motores, la industria de tuberías, la industria médica y la industria del petróleo y gas para medir y controlar el flujo de fluidos. - ¿Cuáles son las desventajas del venturímetro?
El venturímetro es más caro que otros medidores de caudal, tiene un rango limitado de medición y no es adecuado para tuberías de diámetro muy pequeño.
Para obtener más información sobre el venturímetro, puedes consultar las siguientes fuentes: