LABORATORIO N°4 (SISTEMAS DE MEDIDA DE FLUJO)-MECANICA DE FLUIDOS II- UNSAAC- CEI PROYECCION

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO
ABAD DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
INFORME DE LABORATORIO N° 04
DOCENTE:
ING. SANDRO GUTIERREZ SAMANEZ
PRESENTADO POR:
ACUÑA OBREGON, Julie Teresa 124172
HUALLA CHAMPI, Alexander 124179
MORALES HUAMAN, Ronald 124186
QUISPE BEJAR, Talía Glenda 121382
SOTO LLALLA, Breyner 124192
MECÁNICA DE FLUIDOS II
SEMESTRE
2014 - II
CUSCO-PERU

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II
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PRESENTACIÓN
El presente trabajo está presentado para la formación de los estudiantes de ingeniería
civil, además para las personas interesadas en conocer éste fenómeno además de sus
diferentes aplicaciones de la MECÁNICA DE FLUIDOS. Este tema es de mucha
importancia porque gracias al entendimiento de este fenómeno podemos diseñar y
construir obras en los que se requiera del conocimiento de éste tema.
En este informe le presentamos la manera más sencilla de entender e interpretar los
datos obtenidos en el laboratorio de “SISTEMAS DE MEDIDA DE FLUJO”, además de
como calcular y dar solución a los diferentes problemas que se plantearon.
Deseamos que encuentre agradable el presente informe y sepa pasar por alto los
errores cometidos puesto que recién nos estamos encaminando en el campo de la
ingeniería.
Sus Alumnos

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INFORME DE LABORATORIO N°04
SISTEMAS DE MEDIDADE FLUJO
I. OBJETIVOS:
 Estudiar el funcionamiento de los dispositivos de restricción para medir caudal:
Venturi y placa orificio, y del medidor de flujo lineal de flotador conocido como
rotámetro.
 Realizar medidas de flujo observando el funcionamiento de cada medidor.
 Determinar las pérdidas que se produce en cada medidor usado.
 Demostrar el funcionamiento y las características de tres tipos básicos de
medidores de flujo.
 Calcular y comparar las caídas de presión en cada medidor de flujo.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO.
Entre las mediciones que normalmente se llevan a cabo en un fluido que circula por un
conducto cerrado se tiene la del gasto, para lo cual existen varios métodos a saber:
métodos directos, indirectos, volumétricos, electrónicos y electromagnéticos. Por
ejemplo, un método directo para medir un gasto en un flujo dado consiste en
determinar el volumen o el peso del fluido que pasa por una sección en un intervalo de
tiempo específico. Los métodos indirectos para medir el gasto suelen requerir la
determinación de una carga manométrica, una diferencia de presiones o la velocidad
en varios puntos de una sección transversal, para que posteriormente con base a
estos datos, se calcule el gasto buscado. Los métodos más precisos son los
gravimétricos o los volumétricos, en los cuales el peso o el volumen del fluido se
miden mediante balanzas apropiadas o por medio de un tanque aforado de acuerdo
con un intervalo de tiempo que se mide con un cronómetro.
Medidores de Caudal para Flujo Interno:
En un conducto cerrado el caudal teórico puede relacionarse con un diferencial de
presión entre dos secciones de diferente diámetro entre las cuales, mediante una
restricción apropiada se logra acelerar la corriente del fluido. Este principio de método
indirecto se emplea en dispositivos tales como medidores Venturi, placa orificio y
toberas de flujo, en los cuales el flujo teórico puede obtenerse al aplicar
apropiadamente las ecuaciones de continuidad y de Bernoulli. Factores de corrección
empíricos pueden aplicarse para obtener el flujo real.
A. Medidor Venturi.
Este dispositivo se utiliza para medir el gasto a través de una tubería. Generalmente
se hace de una sola pieza fundida (esquema Fig. 8.1) que consta de una sección
aguas arriba, de igual diámetro que la tubería y provista de un anillo con aberturas

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piezométricas para medir la presión estática en esa sección; una sección cónica
convergente; una garganta cilíndrica provista también de un anillo piezométrico; y una
sección cónica con una divergencia gradual hasta alcanzar el diámetro original de la
tubería.
B. La placa de orificio:
La placa de orificio es una placa delgada que puede sujetarse entre bridas de tubería.
El orificio de arista afilada ocasiona que el chorro se contraiga aguas abajo del orificio,
de tal manera que las líneas de corriente, tal como se observa en la figura 8.2,
continúan convergiendo en una distancia corta después del plano del orificio; por tanto,
el área de flujo mínimo es en realidad menor que el área del orificio.
C. El Rotámetro:
Consiste de un tubo vertical, de forma cónica, dentro del cual circula el fluido de abajo
hacia arriba. Dentro del tubo se encuentra el flotador provisto de unas aspas que lo
hacen girar concéntricamente, manteniéndolo centrado dentro del tubo. Debido a que
la velocidad es menor en la parte superior la sección mayor se encuentra aquí que en
la inferior, el rotor buscará una posición neutral donde el arrastre equilibre su peso.
Así, el rotor subirá o bajará dentro del tubo dependiendo del gasto. Una escala
calibrada en las paredes del tubo indica dicho gasto. Estos medidores se pueden
encontrar con calibración de fábrica para varios fluidos comunes e intervalos de flujo.

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Tal es el caso del rotámetro empleado en el Laboratorio cuya curva de calibración
permite obtener el flujo másico real y en consecuencia el correspondiente caudal.
TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO DE AGUA DOMICILIARIOS.
1. Desplazamiento o volumétricos.
 Disco Oscilante o Nutativo.
 Pistón Oscilante.
2. De turbina o velocidad.
 Chorro Único.
 Chorro Múltiple.

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3. Electromagnéticos.
1. MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO O VOLUMÉTRICOS.
En estos medidores el gasto se determina subdividiendo la corriente total del fluido en
fracciones de volumen conocido.
La medición se efectúa mediante el recuento del número de fracciones en la unidad
de tiempo. Los tipos de medidores por desplazamiento son: disco oscilante o nutativo
y pistón oscilante.
1.1. Medidores de disco oscilante o nutativo.
Tan pronto como el fluido penetra en el espacio entre el disco y las paredes de la
cámara, empuja al disco hacia delante imprimiéndole un
movimiento de oscilación rotatoria.
El movimiento del disco y del eje es similar al de un
trompo en el momento en que llega al final de su
impulso de giro.
MEDIDORES DE
FLUJO DE AGUA
DOMICILIARIOS
Desplazamiento o
volumétricos.
Disco Oscilante o
Nutativo.
Pistón Oscilante
Electromagnéticos.
De turbina o
velocidad.
Chorro Único.
Chorro Múltiple.

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1.2. Medidores de pistón oscilante.
La siguiente figura representa la cámara de medida de un medidor de pistón oscilante,
mostrando a esta pieza en cuatro posiciones de una misma revolución, equidistantes
entre sí. El pistón va guiado por el eje, el
cual sigue una trayectoria circular entre el
anillo interno y un rodillo central.
Una prolongación del eje que atraviesa la
cubierta de la cámara comunica el volumen
total del fluido que ha circulado por el
medidor.
El fluido penetra y pasa alrededor del
espacio anular, entre los anillos externo e
interno, hacia el orificio de descarga.
Funcionamiento de un medidor de Pistón
Oscilante.
2. MEDIDORES DE TURBINAO VELOCIDAD
Estos medidores emplean un procedimiento mecánico y que por acción de la velocidad
del agua giran un mecanismo móvil, el cual puede ser una turbina o hélice.
2.1. Medidores de turbina o velocidad de chorro único
Su mecanismo es accionado por medio de un chorro único de agua.
2.2. Medidores de turbina o velocidad de chorro múltiple.

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El mecanismo es accionado por varios chorros tangenciales de agua. Se
distinguen del chorro único, en que la turbina está dentro de la cámara con varios
orificios de entrada y salida, diametralmente opuesta
3. MEDIDORES ELECTROMAGNÉTICOS.
A medida que un líquido conductor pasa a través del campo magnético existente
dentro de un medidor, se genera un voltaje Este voltaje es directamente proporcional a
la velocidad promedio del flujo. Al ser el
diámetro del tubo una variable conocida, el
medidor magnético “calcula” el caudal que se
desplaza por la tubería.
Consiste en un tubo metálico, el cual
generalmente es de acero inoxidable o
aluminio, ya que las propiedades magnéticas de
estos materiales son bajas, recubierto con
neopreno, plástico, teflón, cerámica o cualquier
material no magnético y no conductor.
Desempeño de medidores electromagnéticos según tamaño de bobinas.
Estructura del medidor efecto magnético.
Alrededor del tubo se encuentran una serie de bobinas
de diseño parecido al devanado de un motor, y con un
núcleo semejante a los que se usan en un
transformador, siendo las que producen el campo
magnético. También cuenta con un par de electrodos
que detectan la fuerza electromotriz que genera el

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agua a su paso por el campo magnético, enviando la señal para medición a un
registrador que traduce la señal en información de caudales o volúmenes.
III. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO.
A. FME00 BANCO HIDRÁULICO - DESCRIPCION.
Equipo para el estudio del comportamiento de los fluidos, la teoría hidráulica y las
propiedades de la mecánica de
fluidos. Compuesto por un banco
hidráulico móvil que se utiliza para
acomodar una amplia variedad de
módulos, que permiten al estudiante
experimentar los problemas que
plantea la mecánica de fluidos.
Equipo autónomo (depósito y bomba
incluidos). Innovador sistema de
ahorro de agua consistente en un
depósito sumidero de alta capacidad y
un rebosadero que devuelve el
excedente de agua ha dicho depósito.
Válvula de desagüe fácilmente
accesible.
Tubo de nivel provisto de escala que
indica el nivel de agua del depósito superior. Caudal regulado mediante una válvula de
membrana. Pantalla amortiguadora de flujo para reducir el grado de turbulencia. Canal
en la parte superior especialmente diseñado para el acoplamiento de los módulos, sin
necesidad de usar herramientas. El montaje de los distintos módulos, sin necesidad de
utilizar herramientas, asegura su simplicidad.

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Fabricado con materiales resistentes a la corrosión lo que garantiza una larga vida útil
del equipo.
Especificaciones técnicas.
 Banco hidráulico móvil, construido en poliéster reforzado con fibra de vidrio y
montado sobre ruedas para moverlo con facilidad.
 Bomba centrífuga: 0,37 KW, 30- 80 l./min, a 20,1-12,8 m, monofásica
220V./50Hz o 110V./60Hz.
 Rodete de acero inoxidable.
 Capacidad del depósito sumidero: 165 l.
 Canal pequeño: 8 l.
 Medida de caudal: depósito volumétrico calibrado de 0-7 l. para caudales bajos
y de 0-40 l. para caudales altos.
 Válvula de control para regular el caudal.
 Probeta cilíndrica y graduada para las mediciones de caudales muy bajos.
 Canal abierto, cuya parte superior tiene un pequeño escalón y cuya finalidad es
la de soportar, durante los ensayos, los diferentes módulos.
 Válvula de cierre, en la base de tanque volumétrico, para el vaciado de éste.
 Rapidez y facilidad para intercambiar los distintos módulos.
Dimensiones y peso.
 Dimensiones: 1130 x 730 x 1000 mm aproximadamente.
 Peso: 70 Kg aproximadamente.
FME18. DEMOSTRACIÓN DE SISTEMAS DE MEDIDA DE FLUJO
El módulo consiste en un medidor Venturi, un medidor de área variable y una placa de
orificio, instalados en una configuración en
serie para permitir una comparación directa.
Hay varias tomas de presión conectadas a un
panel de ocho tubos.
La válvula de control de caudal permite la
variación del índice de caudal a través del
circuito y el ajuste en conjunción con la válvula
de control del Banco permite que la presión
estática del sistema sea variada.
Las tomas de presión del circuito se conectan
a un manómetro de ocho tubos, que incorpora
una válvula de entrada de aire en la parte
superior para facilitar la conexión a la bomba
manual.
Esto permite ajustar los niveles en el panel
manométrico hasta alcanzar la presión estática
deseada.

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POSIBILIDADES PRÁCTICAS
 Llenado de los tubos manométricos.
 Determinación del error en medidas de caudal empleando el Venturímetro.
 Determinación del factor Cd en el Venturi.
 Determinación de la estrangulación en el Venturi.
 Determinación del error en medidas de caudal usando la placa de orificio.
 Determinación del factor Cd en la placa de orificio.
 Determinación del área efectiva en una placa de orificio.
 Comparación de las pérdidas de la energía en los tres medidores.
 Comparación entre el Venturi, la placa de orificio y el medidor de área variable
ESPECIFICACIONES
 Rango del manómetro: 0 a 500 mm de columna de agua.
 Número de tubos manométricos: 8.
 Placa de orificio: 25 mm de diámetro.
 Caudalímetro: 2 a 30 l./min.
 Dimensiones del tubo Venturi:
 Diámetro del orificio: 20mm.
 Diámetro de la tubería aguas arriba: 32mm.
 Graduación aguas abajo: 21°.
 Graduación aguas arriba: 14°.
 Dimensiones de la placa de orificio:
 Diámetro de la tubería aguas arriba: 35mm.
 Diámetro de la tubería aguas abajo: 19mm.
 Sistema de conexión rápida incorporado.
 Estructura de aluminio anodizado y panel en acero pintado.
DIMENSIONES Y PESO.
Dimensiones: 750 x 450 x 950mm. Aproximadamente
Peso: 10 Kg. aproximadamente.
IV. MATERIALES Y EQUIPOS.
 Banco hidráulico. Multímetro
 Sistemas de medición de flujo FME18. Nivel de mano.
 Agua
 Cronometro
 Recipiente.

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V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
 Primeo se procede al llenado de los tubos manométricos.
 Luego se procede a nivelar el aparato sobre el banco hidráulico auxiliándose del
nivel de mano y de los tornillos de soporte ajustables.
 Cierre la válvula de control de flujo del banco hidráulico y cierre también la válvula
de control de flujo del equipo.
VI. DATOS Y CALCULOS.
ROCEDIMIENTO DE CALCULOS
 TABLA DE DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS (h1-h2)
DATOS
lectura N° P1/ɤ P2/ɤ volumen tiempo Q rotámetro
h1 h2 (ml) (seg) lt/h
1 372 362 670 4.86 500
2 248 232 560 2.98 720
3 316 288 550 2.38 900
4 344 300 740 2.45 1100
5 388 338 760 2.31 1200
RESULTADOS
 Cd=0.98
 Gravedad local= 9.79
P1/ɤ - P2/ɤ Q medido
Venturi
A1 A2 A2/A1 Q
real
Q
rotámetro
h1-h2 (m3/seg) (m2) (m2) (m3/seg) (m3/seg)
10 0.00014 0.000804 0.000314 0.39055 0.00552 0.00013889
16 0.00019 0.000804 0.000314 0.39055 0.00698 0.00020000
28 0.00023 0.000804 0.000314 0.39055 0.00923 0.00025000

Página 12
44 0.00030 0.000804 0.000314 0.39055 0.01157 0.00030556
50 0.00033 0.000804 0.000314 0.39055 0.01233 0.00033333
COMPARACIONDE CAUDALES
DATOS
1 368 366 670 4.86 500
2 244 234 560 2.98 720
3 312 298 550 2.38 900
4 336 314 740 2.45 1100
5 380 356 760 2.31 1200
0.00014
0.00552
0.000138889
0.00019
0.00698
0.00020000
0.00023
0.00923
0.00025000
0.00030
0.01157
0.000305556
0.00033
0.01233
0.000333333
0.00000 0.00200 0.00400 0.00600 0.00800 0.01000 0.01200 0.01400
(m3/seg)
Qmedido
venturiQreal
Q
rotametro
CAUDALES
Series5 Series4 Series3 Series2 Series1

Página 13
RESULTADOS
 Cd=0.98
Venturi
A1 A2 A2/A1 Q
real
Q
rotámetro
2 0.00014 0.000804 0.000314 0.39055 0.00247 0.00013889
10 0.00019 0.000804 0.000314 0.39055 0.00552 0.00020000
14 0.00023 0.000804 0.000314 0.39055 0.00653 0.00025000
22 0.00030 0.000804 0.000314 0.39055 0.00818 0.00030556
24 0.00033 0.000804 0.000314 0.39055 0.00854 0.00033333
0.00014
0.00247
0.000138889
0.00019
0.00552
0.00020000
0.00023
0.00653
0.00025000
0.00030
0.00818
0.000305556
0.00033
0.00854
0.000333333
0.000000.001000.002000.003000.004000.005000.006000.007000.008000.00900
(m3/seg)
Qmedido
venturiQreal
Q
rotametro
CAUDALES

Página 14
DATOS
1 CC 198 670 4.86 500
2 66 66 560 2.98 720
3 120 124 550 2.38 900
4 128 132 740 2.45 1100
5 162 170 760 2.31 1200
RESULTADOS
 Cd=0.98
Venturi
A1 A2 A2/A1 Q
real
Q
rotámetro
-2 0.00014 0.000804 0.000314 0.39055 inconsistente 0.00013889
0 0.00019 0.000804 0.000314 0.39055 0.00000 0.00020000
-4 0.00023 0.000804 0.000314 0.39055 inconsistente 0.00025000
-4 0.00030 0.000804 0.000314 0.39055 inconsistente 0.00030556
-8 0.00033 0.000804 0.000314 0.39055 inconsistente 0.00033333

Página 15
DATOS
1 182 190 670 4.86 500
2 36 48 560 2.98 720
3 72 94 550 2.38 900
4 50 86 740 2.45 1100
5 72 115 760 2.31 1200
RESULTADOS
 Cd=0.98
Venturi
A1 A2 A2/A1 Q
real
Q
rotámetro
-2 0.00014 0.000804 0.000314 0.39055 inconsistente 0.00013889
-12 0.00019 0.000804 0.000314 0.39055 inconsistente 0.00020000
-22 0.00023 0.000804 0.000314 0.39055 inconsistente 0.00025000
-36 0.00030 0.000804 0.000314 0.39055 inconsistente 0.00030556
-43 0.00033 0.000804 0.000314 0.39055 inconsistente 0.00033333
0.00014
0.00000
0.000138889
0.00019
0.00000
0.00020000
0.00023
0.00000
0.00025000
0.00030
0.00000
0.000305556
0.00033
0.00000
0.000333333
0.00000 0.00005 0.00010 0.00015 0.00020 0.00025 0.00030 0.00035 0.00040
(m3/seg)
Qmedido
venturiQreal
Q
rotametro
CAUDALES

Página 16
CONCLUSIONES:
 El caudal del rotámetro posee valores muy cercanos al caudal medido en el tubo de
Venturi
 El caudal real es muy grande en comparación con los otros dos caudales
 Creemosque el coeficiente de descarga en consecuencia debería ser menor que 0.98
 Para las alturash5-h6 y h7-h8 no se pudohallarel caudal real con la formula, ya que el
valor dentro de la raíz cuadrada era negativa.
 Una forma de estar seguros al momento de medir el caudal es comparándolo con lo
medido por el rotámetro, ya que ambos son muy próximos
 Al momento que el flujo sale de la parte angosta del tubo de Venturi gana presión y
altura, y por consiguiente parece que aumenta su energía.
0.00014
0.00000
0.000138889
0.00019
0.00000
0.00020000
0.00023
0.00000
0.00025000
0.00030
0.00000
0.000305556
0.00033
0.00000
0.000333333
0.00000 0.00005 0.00010 0.00015 0.00020 0.00025 0.00030 0.00035 0.00040
Q medido venturi
Qreal
Q rotametro
CAUDALES

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