Este documento proporciona instrucciones para realizar un experimento de laboratorio utilizando un venturímetro para medir caudales. Explica el funcionamiento teórico del venturímetro y cómo medir caudales reales y velocidades. También describe cómo determinar coeficientes de descarga y velocidad, y observar el comportamiento de las presiones a través del venturímetro. El procedimiento detalla los pasos para configurar el equipo, tomar lecturas, y calcular caudales teóricos y reales.

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100000I78N– Mecánica de Fluidos Guía N° 2 – rev0001
GUÍA N° 2: Uso del Venturímetro para
El cálculo de caídas de presiones
FACULTAD CURSO AMBIENTE
FACULTAD DE
INGENIERÍA
MECANICA DE
FLUIDOS
LABORATORIO DE
MECANICA DE
FLUIDOS
1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
ELABORADO POR APROBADO POR
VERSIÓN 001 FECHA DE APROBACIÓN
El medidor Venturi, inventado por el ingeniero estadounidense Clemans Herschel (1842- 1930) y
nombrado por él en honor del italiano Giovanni Venturi (1746-1822) por sus trabajos pioneros a cerca
de las secciones cónicas de flujo, es el flujómetro más preciso en este grupo, pero también el más caro.
Su contracción y expansión graduales evitan la separación del flujo y los remolinos, y sólo tiene pérdidas
de fricción en las superficies de la pared interior. Los medidores Venturi causan pérdidas de carga muy
bajas, y por lo tanto se deben preferir para aplicaciones que no puedan permitir grandes caídas de
presión. La pérdida de carga irreversible para los medidores Venturi debida a la fricción sólo es de
alrededor de 10%. El medidor Venturi es utilizado para medir la taza de flujo de “descarga” en una
tubería, o sea la cantidad de agua en volumen que está pasando a través de una tubería en la unidad de
tiempo.
Por lo general el tubo Venturi está formado por:
1) Una pieza fundida (ver figura 1) formada por una porción, corriente arriba, del mismo tamaño de la
tubería, la cual está provista de una toma piezométrica para medir la presión estática.
2) Una región cónica convergente (tobera).
3) Una garganta cilíndrica con otra toma piezométrica.
4) Una sección cónica gradualmente divergente, la cual desemboca en una sección cilíndrica del tamaño
de la tubería (difusor).

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2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO
3. MATERIALES Y EQUIPOS
1. Banco hidráulico.
2. Aparato medidor Venturi.
3. Cronómetro.
a) Medir caudales con el Venturímetro.
b) Determinar el coeficiente de descarga (Cd) del Venturímetro.
c) Medir caudales con el depósito volumétrico del banco hidráulico.
d) Aplicar la ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad.
e) Determinar el coeficiente de velocidad del Venturímetro.
f) Observar el comportamiento de la distribución de las presiones a través del Venturímetro.

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4. PAUTAS DE SEGURIDAD
5. FUNDAMENTO
4.1 MANEJO DE RESIDUOS
- Una vez culminada la sesión de laboratorio, el papel generado en la práctica será segregado y
almacenado en el tacho de color azul. Esta acción la ejecutara los usuarios del laboratorio
(alumnos y docentes).
4.2 RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD
- Durante y al finalizar la práctica; mantener despejada y limpia el área de trabajo para evitar
accidentes.
A) DETERMINACIÓN DEL CAUDAL TEÓRICO (Qt).
La ecuación de Bernoulli representa la conservación de la energía mecánica por unidad de peso para
flujo continuo, incomprensible y sin fricción. Estudiaremos el comportamiento teórico que tiene el flujo
a través del Venturímetro, para deducir la expresión que nos determinara el caudal. Aplicando la
ecuación de Bernoulli entre la sección (1) y la sección (2) y asumiendo que no hay pérdida de energía
entre ambas secciones, tenemos:
Donde:
P: presión estática detectada en un orificio lateral.
V: Velocidad del flujo.
Z: Elevación desde el nivel de referencia topográfica a la línea del flujo, por lo tanto, Z1=Z2 para tubos
horizontales.
De la figura 1:
El punto (1) corresponde a la entrada.
El punto (2) corresponde a la garganta del Venturímetro.
Las cotas topográficas de ambas secciones son iguales puesto que el tubo esta horizontal y pueden ser
descartadas. Z1=Z2 Las alturas piezométrica se representan matemáticamente como sigue:
Con el aparato Armfield, la presión estática P, es medida usando un manómetro directamente de un
orificio lateral. El manómetro mide realmente la carga de presión estática, h, en metros, que está
relacionada con P con la relación:

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Esto permite q la ecuación de Bernoulli pueda ser escrita en forma revisada, es decir:
La parte de la velocidad relacionado con respecto de la carga de presión total se llama la carga de la presión
dinámica. De la ecuación de continuidad sabemos que el caudal permanece constante:
Despejando v1 y sustituyendo:
Efectuando y transponiendo términos obtendremos la velocidad teórica del fluido al pasar por la garganta:
Al multiplicar la velocidad teórica ecuación 5, por el área de la garganta (A2), obtenemos el caudal teórico
que está pasando a través del Venturímetro:
Dónde:
h1= Lectura de altura piezométrica en el entrada (m).
h2= Lectura de altura piezométrica en la garganta (m).
A1= Área de la entrada (m2).
A2= Área en la garganta (m2).
B) DETERMINACIÓN DEL CAUDAL REAL Y VELOCIDAD REAL (Qr y Vr).
La determinación del caudal real se realizará mediante lecturas directa de la probeta cilíndrica y
graduada disponible en el banco hidráulico. La velocidad del flujo se mide por la medición del
volumen del flujo, V, durante un período de tiempo, t. Esto da la tasa de flujo de volumen como: que
a su vez da la velocidad del flujo a través de un área definida, A, es decir

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Esto permite q la ecuación de Bernoulli pueda ser escrita en forma revisada, es decir:
Dónde:
Vi-real= Velocidad real de cada sección en el Venturímetro (m/s).
Qr= Caudal obtenido del banco hidráulico (m3/s).
Ai= Área de cada sección en el Venturímetro (m2).
c) CARGA TOTAL DE PRESION
La carga de la presión total, h0, se puede medir a partir de una sonda con un agujero final desemboca en el
flujo de tal forma que trae la corriente para descansar en destino, en el extremo de la sonda. Por lo tanto,
Y de la ecuación de Bernoulli, se sigue que h01 = h02
d) DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD EXPERIMENTAL (Vexp).
Si a la carga de presión total se le resta la carga de presión estática obtendremos la energía cinética, de esta
despejamos la velocidad para poder calcularla con datos experimentales del equipo.
Dónde:
Vi-exp= Velocidad experimental de cada sección en el Venturímetro (m/s).
h0 = Carga de presión total en el sistema (leída en el tubo de pitot, m).
hi = Lectura piezométrica en cada sección en el Venturímetro (m2).
g = Aceleración de la gravedad
e) DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE DESCARGA Y COEFICIENTE DE VELOCIDAD (Cd, Cv).
Para deducir la fórmula del caudal teórico ecuación 6, asumimos que no se producen pérdidas de energía, lo
cual afectaría los resultados, es decir que el caudal teórico (Qt) va a diferir del caudal real (Qr), de manera
que para que el caudal teórico sea igual al caudal real es necesario multiplicarlo por una constante (Cd), la

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MARCO TEORICO
Se refiere a la fuerza de fricción experimental por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido
viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1891 por Goerge Gabriel
Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier Stokes. En general la ley de Stokes es
válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas
La ley de Stokes puede escribirse como:
Donde R es el radio de la esfera, v su velocidad y n la viscosidad del fluido.
La condición de bajos números de Reynolds implica un flujo laminar lo cual puede traducirse por una
velocidad relativa entre la esfera y el medio inferior a un cierto valor crítico. En estas condiciones la
resistencia que ofrece el medio es debida casi exclusivamente a las fuerzas de rozamiento que se
oponen al deslizamiento de unas capas de fluido sobre otras a partir de la capa límite adherida al
cuerpo. La ley de Stokes se ha comprobado experimentalmente en multitud de fluidos y condiciones.
Si las partículas están cayendo verticalmente en un fluido viscoso debido a su propio peso puede
calcularse su velocidad de caída o sedimentación igualando la fuerza de fricción con el peso aparente de
la partícula en el fluido.
Dónde:
Vs es la velocidad de caída de las partículas (velocidad límite)
G es la aceleración de la gravedad
Fr = 6πRnv
Vs =
2
9
r2
g (ρp − ρf)
n
Dónde:
Cd = Coeficiente de descarga del Venturímetro.
Qr = Caudal real determinado con el Banco hidráulico.
Qt = Caudal teórico. Despejando v1 y sustituyendo:
Dónde:
Cv = Coeficiente de velocidad del Venturímetro.
Vr = Velocidad real determinada a partir del caudal real.
Vt = Velocidad experimental.
F) COMPORTAMIENTO DE LA LÍNEA PIEZOMÉTRICA A TRAVÉS DEL VENTURIMETRO.
Cuando el flujo pasa a través del Venturímetro se produce un proceso de transformación de energía, de
carga piezométrica (que en este caso es solo de carga a presión, porque el aparato está colocado
horizontalmente) a carga de velocidad en el trayecto de la entrada hacia la garganta. Ocurriendo el proceso
inverso, de la garganta hasta la salida del Venturímetro; esto es debido a que el diámetro no es constante a
través del Venturímetro. Lo anterior implica que la velocidad también varía para cada sección, esto se puede
apreciar en la figura 1. Con anterioridad hemos dicho, que solo necesitamos dos lecturas piezométrica para
determinar el caudal. El resto de las lecturas piezométrica es para apreciar el proceso anteriormente
expuesto.
G) DISTRIBUCIÓN IDEAL Y REAL DE LAS PRESIONES.
Estas distribuciones están expresadas por:
Dónde:
h1 = Lectura piezométrica en la entrada;
V1 = Velocidad en la entrada; Vn = Velocidad de una sección cualquiera;
hn = Lectura piezométrica en esa sección cualquiera.
Por razones de cálculo y comparación de los resultados experimentales con los teóricos, expresaremos (hn -
h1) como una fracción de la carga de velocidad de la garganta; es decir:

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6. PROCEDIMIENTO (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA)
1) Ponga el aparato de la ecuación de Bernoulli sobre el banco hidráulico para que la base este horizontal;
esto es necesario para que la medida de las alturas piezométricas sean exactas.
2) Asegure que el tubo de salida de equipo se posiciona sobre el tanque volumétrico para facilitar las
colecciones de volumen cronometradas.
3) Conecte la entrada del equipo al suministro de flujo de banco; cierre la válvula del banco y la válvula de
control de caudal de aparato y encienda la bomba.
4) Gradualmente abra la válvula del banco para llenar el equipo de la prueba con agua.
5) Con el fin de sacar el aire de los puntos de la toma de presión del manómetro, cerrar tanto la válvula del
banco como la válvula de control de caudal del equipo y abra el tornillo de purga.
6) Quite la tapa de la válvula de aire adyacente. Conecte una longitud de tubería de pequeño diámetro de la
válvula de aire al tanque volumétrico.
7) Ahora, abra la válvula del banco para permitir que fluya el caudal a través de los tubos del manómetro
para purgar todo el aire de ellos.
8) Luego, apriete el tornillo de purga y abra parcialmente la válvula del banco y la válvula de control de
caudal del aparato de prueba.
9) A continuación, abra el tornillo de purga ligeramente para permitir que el aire entre en la parte superior
de los manómetros (Puede que necesite ajustar ambas válvulas para lograr esto).
10) reapriete el tornillo cuando los niveles del manómetro alcancen la altura adecuada. El volumen máximo
del flujo de caudal será determinado por la necesidad de tener las máximas (h1) y mínimas (h5), ambas
lecturas en la escala del manómetro. Si se requiere, los niveles del manómetro pueden ser ajustados más allá
usando el tornillo de purga y la bomba de mano proporcionadas. El tornillo de purga controla el flujo de aire
a través de la válvula de aire, así que cuando se use la bomba de mano el tornillo de purga debe estar
abierto. Para mantener en el sistema la presión de la bomba de mano, el tornillo debe cerrarse después de
bombear.
11) Anote las alturas de cada tubo piezométrico y luego determine el caudal que proporciona la bomba por
medio de la regleta graduada que tiene el banco hidráulico (Método volumétrico).
12) Cierre gradualmente ambas válvulas para variar el caudal y repita el paso (11) una vez más.
13) Repita el paso (12) y solo anote las lecturas piezométrica de la entrada (h1) y de la garganta (h5) por lo
menos 8 veces.
14) Mida la de la carga total de presión (h0) atravesando la sonda de presión total en las secciones “A “y “E”
de la sección de prueba.

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7. ENTREGABLES
TABLAS DE PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO
1) Calcular las áreas variables a lo largo del medidor Venturi en base a los diámetros
proporcionados en la tabla 1.
2) Con las áreas A (1) = A1; A (2) = A5 y las alturas piezométricas h (1) = h1; h (2) = h5,
calcular la velocidad en la sección 2 (garganta cilíndrica) con la ecuación 5.
3) Multiplique la V2 obtenida en el inciso anterior por el área respectiva A2 (A5), para
calcular el caudal teórico para todas las lecturas realizadas durante el ensayo.
4) Determine el caudal real para todas las lecturas, empleando los datos recolectados
directamente de la regleta graduada del banco y aplicando la fórmula siguiente: Q=
V/t
5) Determine el Cd del medidor Venturi según la ecuación 10.
6) Para calcular la distribución ideal y real de las presiones a lo largo del Venturímetro
aplique la ecuación 13 que relaciona la entrada y la garganta cilíndrica con cada una
de las tomas piezométricas ubicadas en el medidor Venturi.

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DISTRIBUCION IDEAL Y REAL DE PRESIONES COMO FRACCION DE LA ENERGIA CINETICA EN LA
GARGANTA
DESEMPEÑOS DE COMPRENSIÓN
8. FUENTES DE INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
LIBROS:
Bibliografía básica para los contenidos teóricos
 WHITE , F. “Mecánica de fluidos" Ed. McGraw Hill ( 2008 )
 BARRERO RIPOLL, A., PÉREZ-SABORID SÁNCHEZ-PASTOR, M. ‘’Fundamentos y aplicaciones de la
Mecánica de Fluidos’’ Ed. McGraw Hill ( 2005 )
Bibliografía básica para resolución de problemas
 GILES. R.V. “Mecánica de fluidos e hidráulica” Ed. McGraw Hill ( 1994 ) 532 GIL mec
 LÓPEZ-HERRERA SÁNCHEZ, J. M., HERRADA GUTIÉRREZ, M. A., PÉREZ-SABORID SANCHEZ-PASTOR,
M., BARRERO RIPOLL, A. “Mecánica de fluidos: problemas resueltos” Ed. McGraw Hill ( 2005 )
Bibliografía complementaria
 FOX - McDONALD “Introducción a la mecánica de fluidos" Ed. McGraw Hill ( 1989 )
 SHAMES , I. “La mecánica de los fluidos" Ed. McGraw Hill ( 1995)
 STREETER , V. “Mecánica de los fluidos" Ed. McGraw Hill ( 1989 ) 532 STR mec
 WEBBER , N.B. “Mecánica de fluidos para ingenieros" Ediciones Urmo ( 1969 )
 MASSEY , B.S. “Mecánica de los fluidos" Ed. C.E.C.S.A. ( 1979 )
 HERNÁNDEZ , J.M. “Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas" Ed. UNED ( 1976 )
 ROBERSON , J.A. - CROWE , C.T. “Mecánica de fluidos " Ed. Interamericana ( 1983 )
 BATCHELOR , G. “An introduction to fluid dynamics” Cambridge Univ. Press ( 1967 )
1) ¿Cuáles son las fuentes de error en el ensayo?
2) ¿Qué efecto se tendría si el Venturímetro no estuviera horizontal?
3) ¿Por qué el coeficiente Cd no es constante? Explique
4) ¿A qué se debe que la pérdida total en el Venturímetro sea pequeña?
5) ¿Cómo puede usarse el tubo de Venturi para bombear fluido?
6) ¿Qué pasaría si la altura del agua en el banco hidráulico sobrepasa la altura estipulada por los
requerimientos del equipo?
7) Grafique:
a. Cd vs. Q teórico del Venturímetro.
b. (h1 – h2)1/2 vs. Qt del Venturímetro.
c. La distribución de presiones real y teórica contra la distancia que hay de la garganta a cada toma
piezométrica.
d. Qr vs. Qt del Venturímetro. ¿Qué significa la pendiente de esta gráfica?
e. Vr vs. Vexp del Venturímetro. ¿Qué significa la pendiente de esta gráfica?
f. Cv vs. Vexp del Venturímetro.