1. INFORME TÉCNICO
Huancayo,10 de noviembre del 2011
INFORME : LABORATORIO DEAGREGADOS
INTEGRANTES :
 FLORES OCHOA, JOEL IVAN
 BREÑA SARAVIA ,JHOJAN JOEL
 ,HOSLER

EJECUTOR: LABORATORIODE LA UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
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RESUMEN:
ME ES GRATO DIRIGIRME A USTED INGENIERO MANUEL ERQUINIO LEON CON EL MÁS CORDIAL
SALUDO, PARA INFORMARLE ACERCA DE LAS PRUEBAS DE PERDIDAS EN TUBERIAS REALIZADOS EN LA
UNIVERSIDAD.
DESPUES DE HABER TERMINADO ESTAS PRUEBAS CORRECTAMENTE ME ES IMPORTANTE INFORMARLE
SOBRE EL ENSAYO CUMPLIENDO LAS FORMULAS DADAS EN EL REGLAMENTO.
MEDIDA DEL CAUDAL CON VENTURI
1. INTRODUCCIÓN
El caudal que circula por una instalación se puede determinar de forma simpleimponiendo un
estrechamiento en la sección de paso, de modo que se genere unareducción de presión, tanto más
acusada cuanto mayor es el caudal circulante. Dentrode esta categoría de caudalímetros se encuentran
el tubo Venturi.

2. En esta práctica se utilizarán ambos tipos de medidores paracomprobar el caudal deagua que circula
por un circuito simple. La prácticase completará con la medida de las pérdidas de carga singulares
habidas en doselementos de ese circuito (un codo y una expansión brusca), que también aumentan
conel caudal circulante. En todos los casos se considerará flujo incompresible yestacionario.
2. Tuvo Venturi
El principio del tubo Venturi se debe al físico italiano Giovanni Battista Venturi(1746-1822), si bien su
aplicación práctica como instrumento de medida del caudal nollegó hasta mucho tiempo después, con
el norteamericano Clemens Herschel (1842-1930). Un tubo Venturi, como elmostrado en la Figura 1,
consiste en un tubo corto conun estrechamiento de su sección transversal, el cual produce un aumento
de lavelocidad del fluido y por consiguiente, puesto que la conservación de la cargaexpresada por el
teorema de Bernoulli debe satisfacerse, unadisminución de la alturapiezométrica. El estrechamiento va
seguido por una regióngradualmente divergentedonde la energía cinética es transformada de nuevo en
presión con una inevitablepequeña pérdida por fricción viscosa. La caída de presión puede relacionarse
con elcaudal de fluido que circula por el conducto, a partir de la ecuación de continuidad(caudal
constante en cualquier sección de la conducción) y de la ecuación de Bernoulli(conservación de la
energía mecánica).
Aplicando el teorema de Bernoulli entre los puntos 1, en la entrada, y 2, en lagarganta del tubo Venturi
de la Figura 1, se obtiene:
Si el Venturi se encuentra situado en posición totalmente horizontal, las alturasde posición de los
puntos 1 y 2 son iguales, es decir z 1= z 2, y estos términos secancelan en la ecuación (1), pero si el
tubo Venturi está inclinado, las alturas de posición son diferentes, z2≠z1.Por otra parte, v1 y v2 pueden
considerarse como las velocidades medias en lasección correspondiente del tubo Venturi, y como el
flujo se desarrolla en régimenpermanente y el fluido es incompresible, la ecuación de continuidad
establece que:
Sustituyendo la expresión (2) en la ecuación (1), se obtiene:

3. Y, por tanto, el caudal se calcula como:
En consecuencia con un tubo Venturi el problema de medir un caudal se reducea la medida de las
presiones p1 y p2, pues el resto de variables presentes en la ecuación(4) son dimensiones geométricas
fijas para cada caso. En concreto es suficiente lamedida de la presión diferencial p 1 −p 2, por ejemplo
mediante un manómetropiezométrico en U, como el mostrado en la Figura 1, con un líquido no
miscible con elfluido que circule por la conducción. Si éste es un gas, en el manómetro se puede usar
Agua; si circula agua, en el manómetro se puede usar mercurio.Estrictamente, el resultado de la
ecuación (4) es válido, como la ecuación deBernoulli, para flujos ideales en los que los efectos de la
fricción son despreciables. Enlos tubos Venturi reales, la fricción, aunque pequeña, está presente, de
modo que lacaída de presión p 1 −p 2 medida en el manómetro diferencial es debida al aumento de
Energía cinética en la garganta, pero también a una pequeña pérdida de carga. Por tantolos caudales
obtenidos con la ecuación (4) tienden a ser ligeramente mayores que loscaudales reales, y por ello se
introduce un factor de corrección, denominado coeficientede descarga o de derrame, Cd. En cada
caso habrá de calibrarse elVenturi para obtener el valor adecuado de este coeficiente. Para un tubo
Venturi ConvencionalCd suele adoptar valores en el rango 0.90-0.96.
Los tubos Venturi resultan ser medios simples y precisos para medir caudalesen conductos.
Frente a los otros medidores de la categoría de estrechamiento en conductos (orificios y toberas), los
Venturi presentan la ventaja adicional de induciruna pérdida de carga comparativamente más pequeña,
gracias a que las transiciones enel área de la sección de paso se hacen gradualmente. Ello es
especialmente destacableen lo que se refiere al tramo difusor o divergente, situado en la zona posterior
a lagarganta del Venturi. Se trata de un tramo troncocónico con un ángulo de apertura muysuave (~7º).
Con lo que se busca la expansión progresiva de la corriente de fluido conla consiguiente
disminución de energía cinética y aumento de presión hastaprácticamente recuperar los valores
anteriores al Venturi.
 Si en cambio esa transición fuera más brusca (con un ángulo de apertura elevado),en la zona
posterior de la garganta quedaría en realidad un chorro libre, con lo que elexceso de energía
cinética se disiparía por turbulencia y apenas si aumentaría la presiónpor encima del valor del
punto 2 .Una relación de áreas A2 / A1 pequeña, contribuye a aumentar la precisión en
elmanómetro, pero también va acompañada de una mayor pérdida por fricción (menorCd) y
además puede dar lugar a una presión demasiado baja en la garganta.

4.  Si circulaun líquido es posible que llegue a producirse liberación del aire disuelto en el líquido
eincluso vaporización del líquido en este punto. Este fenómeno se conoce comocavitación y se
produce si la presión alcanza el valor de la presión de vapor del fluido ala temperatura de
trabajo. Si se generan burbujas, bien de aire liberado o bien de vapor,el flujo a través del Venturi
se modifica y las medidas de caudal pierden validez.
3. Pérdidas de carga en ensanchamientos y codos
Cualquier modificación en la forma geométrica de un conducto produce una Pérdida de carga de
carácter local cuando un fluido pasa a su través. Estas pérdidas de Carga se denominan singulares.Este
tipo de pérdidas singulares se producen, por ejemplo:
En los casos del Aumento de sección y del cambio de dirección (un codo) mostrados en la Figura 3.
 En El caso del ensanchamiento, estas pérdidas de carga son debidas a que el flujo se adapta A la
nueva sección mediante una sucesión de remolinos, con lo que el exceso de energía Cinética que
hay en la sección 1 respecto a la que correspondería a la nueva sección 2, Se disipa por la acción de
la turbulencia.
 En el caso de un codo brusco, la Distribución transversal de velocidad deja de ser asimétrica
(aumenta la velocidad en La zona del conducto más próxima al centro de curvatura), y nuevamente
se produce Una disipación de energía por remolinos turbulentos.
La pérdida de carga producida por estos elementos lleva a que el balance deenergía mecánica de la
ecuación de Bernoulli, que solo es válida para flujo no viscoso,deba ser corregido con el término de
pérdida de carga hf, de modo que entre los puntos1 y 2 se verifican:
En general se considera que las pérdidas de cargasingulares son proporcionalesa la energía cinética
del flujo, tomando como referencia la entrada al elemento, es decir,se consideran proporcionales al
cuadrado del caudal circulante. Este tipo dedependencia entre caudal y pérdidas de carga en un
elemento de una conducción esequivalente a la de la ecuación (5) para medidores Venturi. Así
puestambién podrían emplearse elementos tales como un codo o un ensanchamiento bruscopara medir
el caudal a partir de una diferencia de presión, aunque lógicamente dichadiferencia sería enteramente
pérdida de energía.

5. 2. MEDIDA DEL CAUDAL CON VENTURI
4. Coeficiente de descarga del Venturi
Conocido el caudal que fluye a través de la instalación, es posible medir lapresión mediante
piezómetros, en un punto aguas arriba del Venturi, y un punto situadoen la garganta del mismo. De
este modo, la expresión (5) proporciona el coeficiente dedescarga del Venturi.
El proceso debe repetirse, al igual que ocurre con el rotámetro, para variosvalores del caudal, con
vistas a minimizar el error de medida y obtener un valor mediode Cd que se ajuste lo más posible a la
realidad.
5. Pérdidas de carga en ensanchamiento y codo.
Midiendo mediante los tubos piezométricos la presión aguas arriba y aguasabajo del ensanchamiento,
y aguas arriba y aguas abajo del codo, y conocido el caudalque fluye por el conducto, es posible
obtener la variación de la pérdida de carga queproducen dichos elementos frente al caudal, mediante la
expresión (6), tras despejar hf.En este apartado, deben calcularse dichas pérdidas de carga y debe
hacerse unarepresentación gráfica de la variación de las mismas frente al caudal.
4.1. Pérdidas localizadas en un ensanchamiento brusco de sección

6. Aunque la tubería se ensanche bruscamente, el flujo lo hace de forma Gradual, de manera
que se forman torbellinos entre la vena líquida y lapared de la tubería, que son la causa de
las pérdidas de cargalocalizadas.Aunque en la mayoría de los casos las pérdidas de carga
localizada secalculan a partir de la ecuación 1 , obteniéndose K empíricamente, en Este
caso pueden deducirse de forma analítica.
Para ellos suponemos
Aplicando Bernoulli entre 1 y 2, se obtiene:

7. 4.2. Pérdidas localizadas en un ensanchamiento gradual de sección
Son los difusores, en los que se producen, además de las pérdidas decarga por rozamiento
como en cualquier tramo de tubería, otras singularesdebido a los torbellinos que se forman
por las diferencias de presión (alaumentar la sección disminuye la velocidad, y por lo tanto el
término cinético,por lo que la presión debe aumentar).
A menor ángulo de conicidad ( ), menor pérdida de carga localizada,
pero a cambio se precisa una mayor longitud de difusor, por lo que aumentan
las pérdidas de carga continuas. Se trata de hallar el valor de para el que la
pérdidad de carga total producida sea mínima.
Gibson (Torres Sotelo, 1996) demuestra experimentalmente que el
ángulo óptimo de conicidad es de unos 6º , y proporciona la siguiente fórmula
empírica para calcular las pérdidas de carga totales: