Este documento presenta los procedimientos realizados para calibrar una boquilla de flujo y verificar la relación entre el número de Reynolds y el coeficiente de descarga. Se midieron 15 caudales usando un tanque y un manómetro diferencial de mercurio. Se graficaron las líneas piezométrica y de energía, y se determinó el coeficiente de descarga y su relación con el número de Reynolds. Los resultados muestran que la boquilla puede usarse para medir caudales de forma precisa.

1. LABORATORIO #5- BOQUILLA DE FLUJO
PRESENTADO A:
ING. FABIO RUBIANO SÁNCHEZ
PRESENTADO POR:
LUISA FERNANDA DUCUARA SUÁREZ
HIDRÁULICA DE SISTEMAS A PRESIÓN
25L
ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA JULIO GARAVITO
BOGOTÁ D.C.
2022

2. Contenido
1. Introducción....................................................................................................................3
2. Objetivos.........................................................................................................................3
Objetivo General.................................................................................................................3
Objetivos Específicos .........................................................................................................3
3. Marco teórico..................................................................................................................3
3.1 Ecuación Velocidad teórica..........................................................................................3
3.2 Ecuación Caudal real Simplificada...............................................................................4
3.2.1 Caso 1....................................................................................................................4
3.2.2 Caso 2....................................................................................................................4
3.3 Ecuación Coeficiente de descarga ................................................................................4
3.4 Ecuación Pérdidas localizadas......................................................................................5
3.5 Ecuación línea piezométrica.........................................................................................5
3.6 Ecuación línea de energía.............................................................................................5
3.7 Ecuación número de Reynolds .....................................................................................5
3.8 Ecuación Caudal...........................................................................................................6
4. Procedimiento.................................................................................................................6
5. Tabla de datos.................................................................................................................6
5.1 Volúmenes y tiempos para los 15 caudales..........................................................6
5.2 Alturas de los piezómetros para los 3 primeros caudales.....................................7
5.3 Diferencia manométrica para los 12 caudales restantes.......................................7
6. Proceso de calculo ..........................................................................................................8
6.1 Línea piezométrica y de energía .......................................................................8
6.2 Pérdidas de energía teórico y experimental...................................................12
..............................................................................................................................................14
6.3 Calibración de la Boquilla ...................................................................................14
6.4 Coeficiente de descarga....................................................................................15
7. Análisis de resultados...................................................................................................16
7.1 Línea piezométrica y de energía ........................................................................16
7.2 Pérdidas de energía teórico y experimental ......................................................17
7.3 Curva de calibración..........................................................................................17
7.4 Coeficiente de descarga .....................................................................................18
7.5 Otras utilidades de la boquilla...........................................................................20
8. Conclusiones.................................................................................................................20

3. Bibliografía...........................................................................................................................21
10. Anexo.........................................................................................................................21
1. Introducción
En sistemas a presión la boquilla de flujo o elementos primario se usa como otro instrumento
de aforo, que al igual que el Venturi metro al ser ubicado en el punto de medición crea una
reducción de presión diferencial relacionada al flujo, generando una perdida localizada, pero
a comparación del Venturi su magnitud es mucho mayor, debido a la ausencia de una
expansión gradual.
Estos dispositivos se caracterizan por su diseño simple, fácil instalación, mediciones
altamente precisas y confiables. Son ideales para medir fluidos y gases a alta presión, alta
temperatura y velocidad.
En el presente documento se presenta los procedimientos realizados para la calibración del
instrumento y la verificación de la relación entre el número de Reynolds Vs el coeficiente de
descarga. Por otro lado, se analizan cálculos experimentales y teóricos de pérdidas de energía.
2. Objetivos
Objetivo General
• Analizar el funcionamiento de la boquilla de flujo en un sistema de tuberías a presión
y la respectiva calibración de este por medio del manómetro.
Objetivos Específicos
• Calibración boquilla flujo
• Graficar líneas piezométrica y líneas de energía para el sistema de tuberías
• Determinar el coeficiente Cd
• Graficar Cd Vs Número de Reynolds
3. Marco teórico
3.1 Ecuación Velocidad teórica
𝑉2𝑡 = √
2𝑔(𝑃1 − 𝑃2)/𝛾
1 − (
𝐶𝑐 ∗ 𝐴0
𝐴1
)2
Ecuación 1.Ecuación velocidad teórica
𝑔 = Gravedad
𝑉2𝑡 = Velocidad teórica
𝑃1 = Presión antes de la boquilla
𝑃2 = Presión después de la boquilla
𝛾 = Peso especifico del agua

4. 𝐶𝑐 = Coeficiente de contacción
𝐴0 = Área antes de la boquilla
𝐴1 = Área contracción boquilla
3.2 Ecuación Caudal real Simplificada
3.2.1 Caso 1. Se miden las presiones antes y después del dispositivo
𝑄 = 𝐶 ∗ 𝐴0 ∗ √2𝑔 ∗ (
𝑃1 − 𝑃2
ϒ
)
Ecuación 2.Ecuación caudal simplificada caso 1
𝑔 = Gravedad
𝑃1 = Presión antes de la boquilla
𝑃2 = Presión después de la boquilla
𝛾 = Peso especifico del agua
𝐶 = Coeficiente de descarga
𝐴0 = Área antes de la boquilla
3.2.2 Caso 2. Se utiliza el manómetro diferencial de mercurio
𝑄 = 𝐶 ∗ 𝐴0 ∗ √2𝑔 ∗ Δ𝐻 (
𝛾ℎ𝑔
𝛾𝐻20
− 1)
Ecuación 3.Ecuación caudal simplificada caso 2
𝑔 = Gravedad
𝛾ℎ𝑔 = Peso especifico del mercurio
𝛾𝐻20 = Peso especifico del agua
𝐶 = Coeficiente de descarga
𝐴0 = Área antes de la boquilla
Δ𝐻 = Diferencia entre las columnas de mercurio
3.3 Ecuación Coeficiente de descarga
𝐶 = 𝐶𝑑 =
𝑄
𝐴0 ∗ √2𝑔(
𝑃1 − 𝑃2
𝛾
)
ó 𝐶 =
𝑄
𝐴0 ∗ √2𝑔 ∗ Δ𝐻 (
𝛾ℎ𝑔
𝛾𝐻20
− 1)
Ecuación 4.Ecuación coeficiente de descarga
𝐶𝑑 = Coeficiente de descarga
𝑄 = Caudal
𝑔 = Gravedad
𝑃1 = Presión antes de la boquilla

5. 𝑃2 = Presión después de la boquilla
𝛾 = Peso especifico del agua
𝐴0 = Área antes de la boquilla
3.4 Ecuación Pérdidas localizadas
𝐻𝑙 =
𝑘𝑡 ∗ 𝑣2
2𝑔
Ecuación 5.Ecuación pérdidas localizadas
𝑔 = Gravedad
𝐾𝑡 = Coeficiente de tensión
𝑉 = velocidad D2
3.5 Ecuación línea piezométrica
𝐿𝑃 =
𝑃1
𝛾
+ 𝑍1
Ecuación 6.Ecuación línea piezométrica
𝑃1 = Presión punto 1
𝑍1 = Altura del punto 1 con respecto a NR
𝛾 = Peso especifico del agua
3.6 Ecuación línea de energía
𝐿𝐸 =
𝑃1
𝛾
+ 𝑍1 +
𝑉1
2
2𝑔
Ecuación 7.Ecuación línea de energía
𝑃1 = Presión punto 1
𝑍1 = Altura del punto 1 con respecto a NR
𝑉1 = Velocidad punto 1
𝛾 = Peso especifico del agua
3.7 Ecuación número de Reynolds
𝑅𝑒 =
𝑉𝐷
ⱴ
Ecuación 8.Ecuación número de Reynolds
𝐷 = Diametro tubería
ⱴ = Viscosidad cinemática
𝑉 = Velocidad

6. 3.8 Ecuación Caudal
𝑄 =
𝑉
𝑡
𝑉 = Velocidad
𝑡 = Tiempo
4. Procedimiento
En esta práctica la toma de datos se centró en tres mediciones principales: tiempo, diferencia
de altura manométrica y alturas piezométricas.
Para la toma de los caudales se utilizó el tanque de medidas 73 x 56 cm, realizando las
mediciones cada 1cm. El objetivo era la medición de 15 caudales y por cada caudal 3 tiempos.
La toma de datos se dividió en 2 partes:
1. Para los 3 primeros caudales se tomaron los valores de tiempo respectivos que
duraba en subir 1cm y las alturas de los piezómetros del 7 al 17. Para cada caudal
se daba más paso al fluido, es decir, se iba aumentando el caudal para cada
medición.
2. Para los 12 caudales restantes, se realizaron 12 aberturas por cada medición de
manera tal que la siguiente tuviese un caudal mayor. Se tomo la respetiva cantidad
de tiempos ya mencionada, que tardaba en alcanzar 1cm. Para estas 12 mediciones
restantes se leyó la diferencia del manómetro de mercurio.
5. Tabla de datos
A continuación, se presenta la tabla de datos correspondiente a las 15 mediciones de
volúmenes, con tres tiempos para cada medición, el volumen tiene unidades de cmᶟ y el
tiempo en segundos.
5.1 Volúmenes y tiempos para los 15 caudales

7. Tabla 1. Volúmenes para las 15 mediciones con sus respectivos tiempos
Medicines de los tres primeros caudales, realizando la toma de las alturas para los
piezómetros del 7 al 17, en cm.
5.2 Alturas de los piezómetros para los 3 primeros caudales
Tabla 2. Alturas piezométricas (7 al 17) para las 3 primeras mediciones
Por último, se presentan los datos tomados para los 12 caudales restantes, midiendo la
diferencia de presiones, es decir, P1 y P2.
5.3 Diferencia manométrica para los 12 caudales restantes
Vol t1 t2 t3
1 7,62 6,71 6,99
2 7,28 7,36 6,73
3 5,71 5,34 5,87
4 8,54 9,03 9,33
5 8,18 8,33 8,13
6 6,78 6,55 6,2
7 5,59 5,8 6,19
8 5,22 5,82 5,66
9 5,14 5,25 5,18
10 4,61 4,62 4,71
11 4,38 4,19 4,38
12 3,63 3,78 3,92
13 3,68 3,9 3,81
14 3,42 3,61 3,71
15 3,66 3,8 3,58
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1 37,7 37,8 38,1 38,3 16,5 16,2 16,3 17,7 20,9 21,8 21,9
2 44 43,8 43,9 44 19,8 19,9 20,1 21,8 25,2 26,1 26,4
3 54,5 54,4 54,5 54,6 25,3 25,2 25,6 28,6 31,8 33,3 33,5
Piezometro
Q

8. Tabla 3.Diferencia de presiones manométricas para las 12 mediciones restantes
6. Proceso de calculo
6.1 Línea piezométrica y de energía
Primero se realiza el cálculo del intervalo de chauvenet para los tiempos tomados en cada
medición.
Tabla 4. Intervalos de Chauvenet para cada medición
Posteriormente se convirtieron las alturas piezométricas para los 3 primeros caudales
medidos de cm a metros.
1 2
4 35,4 34
5 35,6 34
6 35,7 33,7
7 36 33,4
8 36,2 33,2
9 36,3 33
10 36,8 32,7
11 37 32,5
12 37,3 32,1
13 37,5 32
14 37,8 31,6
15 38 31,5
Manometro Diferencial
Q
Inferior Superior
1 7,62 6,71 6,99 7,106667 0,263511 0,157344 0,013611 0,4344667 0,466082968 6,11391 8,178657
2 7,28 7,36 6,73 7,123333 0,024544 0,056011 0,154711 0,2352667 0,342977162 6,392792 7,912181
3 5,71 5,34 5,87 5,64 0,0049 0,09 0,0529 0,1478 0,271845544 5,060969 6,265245
4 8,54 9,03 9,33 8,966667 0,182044 0,004011 0,132011 0,3180667 0,398789836 8,117244 9,883883
5 8,18 8,33 8,13 8,213333 0,001111 0,013611 0,006944 0,0216667 0,1040833 7,991636 8,452725
6 6,78 6,55 6,2 6,51 0,0729 0,0016 0,0961 0,1706 0,292061637 5,887909 7,181742
7 5,59 5,8 6,19 5,86 0,0729 0,0036 0,1089 0,1854 0,304466747 5,211486 6,560274
8 5,22 5,82 5,66 5,566667 0,120178 0,064178 0,008711 0,1930667 0,310698139 4,90488 6,281272
9 5,14 5,25 5,18 5,19 0,0025 0,0036 0,0001 0,0062 0,055677644 5,071407 5,318059
10 4,61 4,62 4,71 4,646667 0,001344 0,000711 0,004011 0,0060667 0,055075705 4,529355 4,773341
11 4,38 4,19 4,38 4,316667 0,004011 0,016044 0,004011 0,0240667 0,109696551 4,083013 4,568969
12 3,63 3,78 3,92 3,776667 0,021511 1,11E-05 0,020544 0,0420667 0,145028733 3,467755 4,110233
13 3,68 3,9 3,81 3,796667 0,013611 0,010678 0,000178 0,0244667 0,1106044 3,561079 4,051057
14 3,42 3,61 3,71 3,58 0,0256 0,0009 0,0169 0,0434 0,147309199 3,266231 3,918811
15 3,66 3,8 3,58 3,68 0,0004 0,0144 0,01 0,0248 0,111355287 3,442813 3,936117
Vol Error
Cuadratico μ
Intervalo Chauvenet
t3
t2
t1 Promedio E1 am E2 am E3 am Suma E am

9. Tabla 5. Registro alturas piezométricas en m
De esta forma se procedió a graficar la línea piezométrica con estas alturas (piezómetro del
7 al 17).
Ilustración 1. Gráfica de la línea piezométrica para las 3 primeras mediciones del sistema
Para el cálculo de la línea de energía primero se calcularon los caudales por medio de la
ecuación 3.7, para las 15 mediciones, teniendo en cuenta que la medición volumétrica se
realizó por medio del tanque, cuyas mediciones se presentan a continuación:
Tabla 6 Medidas del tanque usado en m
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1 0,377 0,378 0,381 0,383 0,165 0,162 0,163 0,177 0,209 0,218 0,219
2 0,44 0,438 0,439 0,44 0,198 0,199 0,201 0,218 0,252 0,261 0,264
3 0,545 0,544 0,545 0,546 0,253 0,252 0,256 0,286 0,318 0,333 0,335
Q
Piezometro
A tanque 4088 cm²
Altura 1 cm
4088 cm³
0,00409 m³
Volumen

10. Tabla 7 Cálculo de caudales para las 15 mediciones
Se calcularon las velocidades para cada medición, teniendo en cuenta que V=Q*A, y que se
tomaron 3 áreas diferentes: área antes de la boquilla (P7 al P10), el área con la reducción
que realiza la boquilla (P11 al P13) y, por último, el área después de la expansión se realiza
con 1.5D2. sus respectivos valores se presentan a continuación:
Tabla 8 Áreas respectivas del sistema
t1 t2 t3 t prom Caudal m3/s
7,62 6,71 6,99 7,106666667 0,000575235
7,28 7,36 6,73 7,123333333 0,000573889
5,71 5,34 5,87 5,64 0,000724823
8,54 9,03 9,33 8,966666667 0,000455911
8,18 8,33 8,13 8,213333333 0,000497727
6,78 6,55 6,2 6,51 0,000627957
5,59 5,8 6,19 5,86 0,000697611
5,22 5,82 5,66 5,566666667 0,000734371
5,14 5,25 5,18 5,19 0,000787669
4,61 4,62 4,71 4,646666667 0,00087977
4,38 4,19 4,38 4,316666667 0,000947027
3,63 3,78 3,92 3,776666667 0,001082436
3,68 3,9 3,81 3,796666667 0,001076734
3,42 3,61 3,71 3,58 0,001141899
3,66 3,8 3,58 3,68 0,00111087
Volumen
0,004088 m3
D1 0,0506 m
D2 0,019 m
A1 0,00201 m²
A2 0,00028 m²
A expa 0,00064 m²

11. Se tomaron las pérdidas de energía en los piezómetros 7, 11 y 15. Para ello se efectuó el cálculo de
la línea de energía por medio de la ecuación 3.6 para los 3 primeros caudales. Luego se calculó la
pendiente entre los 3 piezómetros para cada medición. Está pendiente se utilizó para el cálculo del
valor de la línea energía de los piezómetros restantes. Análisis e interpretación de resultados.
Los valores obtenidos se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 10. Cálculo valores línea de energía 3 medicionesQ1
Tabla 11Cálculo valores línea de energía 3 mediciones Q2
Tabla 12Cálculo valores línea de energía 3 mediciones Q3
1 0,286058 0,286058 0,286058 0,286057953 2,028840278 2,02884 2,02884 0,90170679 0,901707 0,901707 0,901707
2 0,285389 0,285389 0,285389 0,285388655 2,024093342 2,024093 2,024093 0,899597041 0,899597 0,899597 0,899597
3 0,360447 0,360447 0,360447 0,360446546 2,556434677 2,556435 2,556435 1,13619319 1,136193 1,136193 1,136193
4 0,22672 0,22672 0,22672 0,226719537 1,607987908 1,607988 1,607988 0,714661292 0,714661 0,714661 0,714661
5 0,247514 0,247514 0,247514 0,24751443 1,755473812 1,755474 1,755474 0,780210583 0,780211 0,780211 0,780211
6 0,312276 0,312276 0,312276 0,31227627 2,214791333 2,214791 2,214791 0,984351703 0,984352 0,984352 0,984352
7 0,346914 0,346914 0,346914 0,346914423 2,460459313 2,460459 2,460459 1,093537473 1,093537 1,093537 1,093537
8 0,365195 0,365195 0,365195 0,365194944 2,590112259 2,590112 2,590112 1,151161004 1,151161 1,151161 1,151161
9 0,391699 0,391699 0,391699 0,391699137 2,778090862 2,778091 2,778091 1,23470705 1,234707 1,234707 1,234707
10 0,4375 0,4375 0,4375 0,437500399 3,10293219 3,102932 3,102932 1,379080973 1,379081 1,379081 1,379081
11 0,470946 0,470946 0,470946 0,470946375 3,340144767 3,340145 3,340145 1,484508785 1,484509 1,484509 1,484509
12 0,538284 0,538284 0,538284 0,538283809 3,817729455 3,817729 3,817729 1,696768647 1,696769 1,696769 1,696769
13 0,535448 0,535448 0,535448 0,535448249 3,797618501 3,797619 3,797619 1,687830445 1,68783 1,68783 1,68783
14 0,567854 0,567854 0,567854 0,567854335 4,027455747 4,027456 4,027456 1,789980332 1,78998 1,78998 1,78998
15 0,552424 0,552424 0,552424 0,552423511 3,918014015 3,918014 3,918014 1,741339562 1,74134 1,74134 1,74134
17
12 13 14 15 16
Velocidadm/s/ #
Piezometro
7 8 9 10 11
Q1 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Piezometrica 0,377 0,378 0,381 0,383 0,165 0,162 0,163 0,177 0,209 0,218 0,219
V2/2g 0,004171 0,001577 -0,00302 -0,006610502 0,209795763 0,181707 0,149618 0,104529795 0,041441 0,037441 0,041441
Linea Energia 0,381171 0,379577 0,377983 0,376389498 0,374795763 0,343707 0,312618 0,281529795 0,250441 0,255441 0,260441
Q2 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Piezometrica 0,44 0,438 0,439 0,44 0,198 0,199 0,201 0,218 0,252 0,261 0,264
V2/2g 0,004151 -0,00318 -0,01352 -0,023850812 0,208815181 0,179423 0,149031 0,103639378 0,041247 0,038247 0,041247
Linea Energia 0,444151 0,434817 0,425483 0,416149188 0,406815181 0,378423 0,350031 0,321639378 0,293247 0,299247 0,305247
Q3 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Piezometrica 0,545 0,544 0,545 0,546 0,253 0,252 0,256 0,286 0,318 0,333 0,335
V2/2g 0,006622 0,016241 0,023859 0,031478039 0,333096751 0,283522 0,228947 0,148371855 0,065797 0,059297 0,065797
Linea Energia 0,551622 0,560241 0,568859 0,577478039 0,586096751 0,535522 0,484947 0,434371855 0,383797 0,392297 0,400797
Tabla 9. Cálculo de velocidades para las 15 mediciones

12. La gráfica y el valor de sus respectivas pendientes:
Tabla 13 Pendientes para cada caudal de los 3 piezómetros (7,11,15 y 17)
Ilustración 2. Línea de Energía
6.2 Pérdidas de energía teórico y experimental
Teniendo en cuenta que se producen dos perdidas debido a la expansión y reducción brusca,
se calcula el K correspondiente a estas pérdidas, en donde:
𝑘𝑒𝑥𝑝 = (
𝐴2
𝐴1
− 1) ²
𝑘𝑅𝑒𝑑 = 𝐿𝑒𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎
Piezometro Energia Piezometro Energia Piezometro Energia
7 0,381170701 7 0,4441512 7 0,551621902
11 0,374795763 11 0,4068152 11 0,586096751
15 0,250441138 15 0,2932474 15 0,383796889
17 0,260441138 17 0,3052474 17 0,400796889
Pendiente 7-11 -0,001593734 Pendiente 7-11 -0,009334 Pendiente 7-11 0,008618712
Pendiente 11-15 -0,031088656 Pendiente 11-15 -0,028392 Pendiente 11-15 -0,05057497
Pendiente 15-17 0,005 Pendiente 15-17 0,006 Pendiente 15-17 0,0085
Q1 Q2 Q3

13. Ilustración 3 Grafica de coeficiente de perdidas. Tomado de Hidráulica general por Sotelo
De esta forma se calculan las pérdidas para cada medición como:
ℎ = 𝑘¨ ∗
𝑉2
2𝑔
A continuación, se presenta las pérdidas calculadas mediante la fórmula expresada
anteriormente, teniendo en cuenta que el A2 pertenece al área pequeña, es decir al de la
reducción y el A1 al área de la expansión de la boquilla.
Tabla 15 Pérdidas calculadas por los coeficientes leídos teóricamente
se efectúa el cálculo de las perdidas por medio del manómetro, convirtiendo la diferencia de
manométrica a una altura piezométrica:
V1=Q/A2 V2=Q/A1
Perd Red brusa
m
Perd exp brusa
m Perdidas T
4 1,60798791 0,226719537 0,05666762 0,09724273 0,15391035
5 1,75547381 0,24751443 0,06753955 0,11589916 0,18343871
6 2,21479133 0,31227627 0,10750659 0,18448336 0,29198995
7 2,46045931 0,346914423 0,13267889 0,22767951 0,3603584
8 2,59011226 0,365194944 0,14703023 0,25230668 0,39933691
9 2,77809086 0,391699137 0,16914624 0,29025818 0,45940442
10 3,10293219 0,437500399 0,21101534 0,36210635 0,57312169
11 3,34014477 0,470946375 0,24451192 0,41958713 0,66409904
12 3,81772946 0,538283809 0,31943298 0,5481531 0,86758607
13 3,7976185 0,535448249 0,31607644 0,54239321 0,85846965
14 4,02745575 0,567854335 0,35549296 0,61003272 0,96552568
15 3,91801402 0,552423511 0,3364352 0,57732923 0,91376442
Q
Manometro Diferencial
0,73788822
0,43
0,375494071
D2/D1
K expn Brusca
K red bruca
Tabla 14 Coeficientes leídos en tabla

14. 𝛥ℎ𝑝𝑖𝑒𝑧𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 𝛥ℎ 𝑚𝑎𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 (𝛾𝐻𝑔 − 𝛾𝐻2𝑜)
Tabla 16 Pérdidas causadas por el manómetro
6.3 Calibración de la Boquilla
Se realiza la gráfica de ∆h Vs Q, para elaborar la curva de calibración respectiva. Se presentan
los datos tomados para su trazado:
Tabla 17 Datos usados para el trazado de la curva de calibración
1 2 ∆h cm ∆h piezometricacm ∆h piezometricam
4 35,4 34 1,4 17,641358 0,17641358
5 35,6 34 1,6 20,161552 0,20161552
6 35,7 33,7 2 25,20194 0,2520194
7 36 33,4 2,6 32,762522 0,32762522
8 36,2 33,2 3 37,80291 0,3780291
9 36,3 33 3,3 41,583201 0,41583201
10 36,8 32,7 4,1 51,663977 0,51663977
11 37 32,5 4,5 56,704365 0,56704365
12 37,3 32,1 5,2 65,525044 0,65525044
13 37,5 32 5,5 69,305335 0,69305335
14 37,8 31,6 6,2 78,126014 0,78126014
15 38 31,5 6,5 81,906305 0,81906305
Q
Manometro Diferencial
1 2 ∆h cm ∆h m Q mᶟ/s
4 35,4 34 1,4 0,014 0,000456
5 35,6 34 1,6 0,016 0,000498
6 35,7 33,7 2 0,02 0,000628
7 36 33,4 2,6 0,026 0,000698
8 36,2 33,2 3 0,03 0,000734
9 36,3 33 3,3 0,033 0,000788
10 36,8 32,7 4,1 0,041 0,00088
11 37 32,5 4,5 0,045 0,000947
12 37,3 32,1 5,2 0,052 0,001082
13 37,5 32 5,5 0,055 0,001077
14 37,8 31,6 6,2 0,062 0,001142
15 38 31,5 6,5 0,065 0,001111
Q
Manometro Diferencial

15. Ilustración 4 Curva de calibración de la boquilla de flujo
6.4 Coeficiente de descarga
Para el cálculo del coeficiente de descarga para la sección 1, usamos la ecuación 3.3, teniendo
en cuenta que Ao es el área de reducción de la boquilla. En la siguiente tabla se presentan los
cálculos respectivos y para el numero de Reynolds se usó la ecuación 3.7.
Tabla 18 Cálculo del coeficiente de descarga por medio de la ecuación 3.7
Posteriormente se graficó este coeficiente de descarga VS el número de Reynolds:
4 0,22672 7772,4 0,140995797 0,014 1,860368 0,864339
5 0,24751 8485,3 0,140995797 0,016 1,988817 0,882672
6 0,31228 10705 0,140995797 0,02 2,223565 0,996054
7 0,34691 11893 0,140995797 0,026 2,535254 0,970498
8 0,36519 12520 0,140995797 0,03 2,723299 0,951093
9 0,3917 13428 0,140995797 0,033 2,856221 0,972646
10 0,4375 14998 0,140995797 0,041 3,18366 0,974643
11 0,47095 16145 0,140995797 0,045 3,335347 1,001438
12 0,53828 18453 0,140995797 0,052 3,58539 1,064802
13 0,53545 18356 0,140995797 0,055 3,687365 1,0299
14 0,56785 19467 0,140995797 0,062 3,91499 1,028727
15 0,55242 18938 0,140995797 0,065 4,008588 0,977405
Cd
∆h m
Q
Vel
seccion 1=
P7
Reynolds (A2/A1) Raiz

16. Ilustración 5 Grafica de Cd VS Reynolds
7. Análisis de resultados
7.1 Línea piezométrica y de energía
Se puede
observar en la línea piezométrica se tiene que a partir del piezómetro 10 se
evidencia una caída de presión brusco producto de la contracción de la boquilla,
en el tramo entre los piezómetros 10 a 13 se observa que esta caída persiste, a
partir del piezómetro 14 se registra la expansión de la boquilla representada en
el aumento de la altura en los piezómetros.
Para la línea de energía observamos el decaimiento de la línea de energía en el
piezómetro 11 y esta persiste con pendiente negativa hasta el piezómetro 15
donde esta retoma un comportamiento lineal positivo, es decir, con la expansión
de la boquilla tenemos un aumento de línea de energía.
Ilustración 5 Línea piezométrica y Línea de energía

17. 7.2 Pérdidas de energía teórico y experimental
Tabla 19Perdias calculadas teórica y experimentalmente
En la tabla de la izquierda se observa las pérdidas calculadas teóricamente,
usando los valores de pérdidas de boquillas proporcionadas por el libro de Sotelo
y en la tabla de la derecha las calculadas mediante el manómetro, comparando
ambos valores obtenidos para cada caudal, estas se pueden deber a la lectura de
las alturas de este o la temperatura o el mal uso del manómetro anteriormente,
hayan afectado estas mediciones. De igual forma, lo practico nunca va a tener el
mismo valor experimental siempre se trata de llegar a una aproximación.
7.3 Curva de calibración
Ilustración 6. Curva de calibración del accesorio
Mediante la ecuación proporcionada por la gráfica tenemos que 𝑄 = 𝑘ℎ𝑛
, donde k=4906.8,
corresponde a la pendiente de la recta y n= 1.66. Con un coeficiente de correlación de 0.987,
V1=Q/A2 V2=Q/A1
Perd Red brusa
m
Perd exp brusa
m Perdidas T
4 1,60798791 0,226719537 0,05666762 0,09724273 0,15391035
5 1,75547381 0,24751443 0,06753955 0,11589916 0,18343871
6 2,21479133 0,31227627 0,10750659 0,18448336 0,29198995
7 2,46045931 0,346914423 0,13267889 0,22767951 0,3603584
8 2,59011226 0,365194944 0,14703023 0,25230668 0,39933691
9 2,77809086 0,391699137 0,16914624 0,29025818 0,45940442
10 3,10293219 0,437500399 0,21101534 0,36210635 0,57312169
11 3,34014477 0,470946375 0,24451192 0,41958713 0,66409904
12 3,81772946 0,538283809 0,31943298 0,5481531 0,86758607
13 3,7976185 0,535448249 0,31607644 0,54239321 0,85846965
14 4,02745575 0,567854335 0,35549296 0,61003272 0,96552568
15 3,91801402 0,552423511 0,3364352 0,57732923 0,91376442
Q
Manometro Diferencial
y = 4906,8x1,6662
R² = 0,987
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012
valores
de
∆h
Caudales m³/s
Curva de Calibración
1 2 ∆h cm ∆h piezometricacm ∆h piezometricam
4 35,4 34 1,4 17,641358 0,17641358
5 35,6 34 1,6 20,161552 0,20161552
6 35,7 33,7 2 25,20194 0,2520194
7 36 33,4 2,6 32,762522 0,32762522
8 36,2 33,2 3 37,80291 0,3780291
9 36,3 33 3,3 41,583201 0,41583201
10 36,8 32,7 4,1 51,663977 0,51663977
11 37 32,5 4,5 56,704365 0,56704365
12 37,3 32,1 5,2 65,525044 0,65525044
13 37,5 32 5,5 69,305335 0,69305335
14 37,8 31,6 6,2 78,126014 0,78126014
15 38 31,5 6,5 81,906305 0,81906305
Q
Manometro Diferencial

18. este coeficiente nos demuestra que una buena relación entre la línea de tendencia y el trazado
de los datos. De esta forma la ecuación de calibración de la boquilla es igual a 𝑄 =
4906.8ℎ1.66
.
7.4 Coeficiente de descarga
Tabla 20 Coeficientes de descarga experimentales.
Los valores experimentales encontrados para el coeficiente de descarga están en un rango
entre 0.8643 y 1,06, observando en la gráfica tenemos que los coeficientes para los caudales
4 y 5 no son aceptables ya que se encuentran por debajo del rango especificado en la boquilla
ISA tipo VDI que esta entre 0,94 y 1,18. Para los caudales restantes, estos si hacen parte de
este rango por tanto si son aceptables. Estos valores (Q5 y Q4), se pudieron ver afectados por
la toma de las mediciones en los caudales en el laboratorio o la mala manipulación de los
instrumentos como el cronometro.
4 0,22672 7772,4 0,140995797 0,014 1,860368 0,864339
5 0,24751 8485,3 0,140995797 0,016 1,988817 0,882672
6 0,31228 10705 0,140995797 0,02 2,223565 0,996054
7 0,34691 11893 0,140995797 0,026 2,535254 0,970498
8 0,36519 12520 0,140995797 0,03 2,723299 0,951093
9 0,3917 13428 0,140995797 0,033 2,856221 0,972646
10 0,4375 14998 0,140995797 0,041 3,18366 0,974643
11 0,47095 16145 0,140995797 0,045 3,335347 1,001438
12 0,53828 18453 0,140995797 0,052 3,58539 1,064802
13 0,53545 18356 0,140995797 0,055 3,687365 1,0299
14 0,56785 19467 0,140995797 0,062 3,91499 1,028727
15 0,55242 18938 0,140995797 0,065 4,008588 0,977405
Cd
∆h m
Q
Vel
seccion 1=
P7
Reynolds (A2/A1) Raiz

19. Ilustración 7. Grafica coeficientes de descarga teóricos. Tomado de Hidráulica general por Sotelo
Comparando los valores calculados teóricamente que se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 21 Coeficientes teóricos y experimentales, con su error respectivo
Para los caudales 4 y 5, se evidencia que estos se salen del rango de Reynols por tanto no
pueden ser leídos. Comparando los valores teóricos (tabla Sotelo), con los valores calculados
se tiene que los errores entre ambas mediciones van del del 0,61% al 7,56%, en donde el
4 7772,364 0,864339 - -
5 8485,251 0,882672 - -
6 10705,41 0,996054 0,99 0,61%
7 11892,87 0,970498 0,98 0,97%
8 12519,56 0,951093 0,98 2,95%
9 13428,17 0,972646 0,99 1,75%
10 14998,32 0,974643 0,99 1,55%
11 16144,91 1,001438 0,99 1,16%
12 18453,36 1,064802 0,99 7,56%
13 18356,15 1,0299 0,99 4,03%
14 19467,09 1,028727 0,99 3,91%
15 18938,1 0,977405 0,99 1,27%
Cd
calculado
Cd Leido
Q Reynolds Error

20. caudal 12 presenta el mayor error entre todas las mediciones, aunque este sigue la tendencia
de aumentar con el valor de Reynolds. Se observa en la gráfica presentada por el libro de
Sotelo que para Reynolds mayores a 100.000 el valor de cd se hace constante, en nuestro
caso esto se debió observar a partir del caudal 11, que el cd se hiciera constante.
7.5 Otras utilidades de la boquilla
En la hidráulica se utiliza en las mediciones de flujo donde la velocidad del fluido medido es
muy alta o corrosiva, se aplica normalmente para la medición de vapor sobrecalentado a altas
presiones y temperaturas altas en calderas y turbos generadores. (F.Master, s.f.)
En la industria automotriz se pude observar el uso de este en lo que es la alimentación del
combustible en el carburador de un vehículo.
Y en la aeronáutica el efecto que produce esta boquilla y el Venturi se usa para explicar la
sustentación producida en las alas de los aviones. además, se usa para proveer succión a los
instrumentos que trabajan con vacío, en los aviones que no están provisto de bombas
mecánicas de vacío. (Alfredo Bohorques, s.f.)
8. Conclusiones
• La ecuación de calibración de la boquilla es 𝑄 = 4906.8ℎ1.66
.
• Al analizar las líneas de energía y piezométricas, estas presentan un comportamiento
constante, debido a que en un principio no hay un cambio significativo en cada una
de ellas (no hay cambio en las alturas), pero en el momento que se llega a la boquilla
de flujo, tienen una perdida muy significativa de energía y altura piezométrica, está
perdida se debe al accesorio y su geométrica de diseño, ya que representa un diámetro
brusco, por lo que hace que la línea de energía y piezométrica.
• Para el trazado de la línea de energía se usaron los piezómetros 7, 11, 15 y 17 para
registrar el comportamiento por el accesorio, ya que con estos se aseguraba el registro
del comportamiento.
• El volumen de control tomado para el cálculo de la línea de energía fue el tanque de
medidas (73x56cm) y con mediciones de 1cm, es decir, 4088 cm³.
• Los coeficientes que cumplen el rango establecido para una boquilla ISA tipo VDI
(0.91-1.58), son los caudales 6,7,8,9,10,11,12,13,14, y 15. Los no aceptados son los
de los caudales 4 y 5 al salirse de este rango.
• Para los coeficientes Cd teóricos a partir de 100.000 en el número de Reynolds este
debe ser conste a un valor de 0.99, experimentalmente se observó este
comportamiento tendiendo a 1 el coeficiente Cd a excepción del caudal 15.
• El número de Reynolds aumenta a medida que el coeficiente de descarga también lo
hace. En los datos obtenidos experimental mente se observa este comportamiento
para la mayoría de los caudales, la diferencia entre algunos que se desvían de la
tendencia observada en la grafica pueden deberse a errores sistemáticos.
9. Bibliografía

21. Bibliografía
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Alfredo Bohorques, J. C. (s.f.). Prezi. Obtenido de https://prezi.com/_gycfsvziv4-/placa-
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Colombiana de Ingeniería Julio Garavito.
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10.Anexo