Tubo Pitot.docx

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN FACULTAD DE QUÍMICA

DACQYP Medidores de flujo “Tubo pitot” Presenta: Gonzalo Said Reyes Simon García Iduarte Luis Gerardo

Profesor: Ing. Ruiz Fuentes Nicolas

Cd. Del Carmen Camp; a 21 de Noviembre del 2017

¿Qué es medición de flujo?  La medida de flujo en conducciones cerradas, consiste en la determinación de la cantidad de masa o volumen que circula por la conducción por unidad de tiempo. Los instrumentos que llevan a cabo la medida de un flujo se denominan, habitualmente, medidores de flujo, constituyendo una modalidad particular los contadores, los cuales integran dispositivos adecuados para medir y justificar el volumen que ha circulado por la conducción.

Tubo pitot: El tubo de Pitot se utiliza para calcular la presión total, también denominada presión de estancamiento, presión remanente o presión de remanso (suma de la presión estática y de la presión dinámica). Lo inventó el ingeniero francés Henri Pitot en 1732. Lo modificó Henry Darcy, en 1858. Se utiliza mucho para medir la velocidad del viento en aparatos aéreos y para cuantificar las velocidades de aire y gases en aplicaciones industriales. Teoría del funcionamiento: En el sitio 1 del esquema adjunto, embocadura del tubo, se forma un punto de estancamiento. Ahí la velocidad (v1) es nula, y la presión, según la ecuación de bernoulli, aumenta hasta: 𝑃1 𝑝𝑔

𝑃𝑡

𝑃𝑜

𝑉𝑜2

= 𝑝𝑔 = 𝑝𝑔 + 2𝑔𝑐

Por lo tanto: 𝑃𝑡 = 𝑃𝑜 + 𝑝(

𝑉𝑜 2 ) 2

siendo: 

P0 y v0 = presión y velocidad de la corriente en el punto 0.



Pt = presión total o de estancamiento.

Aplicando la misma ecuación entre las secciones 1 y 2, considerando que v1 = v2 = 0, se tiene: 𝑦1 +

𝑃1 𝑃2 = 𝑦2 + 𝑝𝑔 𝑝𝑔

Y de aquí, despejando la diferencia de alturas: 𝑦2 − 𝑦1 =

𝑃1 𝑃2 − 𝑝𝑔 𝑝𝑔

Por lo que, la diferencia de presiones quedaría: 𝑃1 − 𝑃2 = 𝑝𝑔(𝑦2 − 𝑦1) Si del dibujo del tubo de Pitot tenemos claro que: 

y2 - y1 = L (lectura en el tubo piezométrico)

Se puede simplificar todo el desarrollo matemático en: 𝑃𝑡 = 𝑝 ∗ 𝑔 ∗ 𝐿 Ésta es la denominada expresión de Pitot.

Características de funcionamiento: El tubo de pitot se utiliza para establecer la velocidad del flujo a través de la medición de la presión de estancamiento (la presión en una rama paralela a la dirección del flujo y ocluida en su otro extremo que es igual a la suma de la presión estática y la presión dinámica. la presión estática es la presión de un fluido medida en un punto. la presión total se mide en el extremo ocluido. el valor de la presión dinámica que depende de la velocidad del flujo y su densidad se calcula por la diferencia entre las medidas, en este caso con el desplazamiento del diafragma. Uno de los tubos mide la presión de impacto en un punto de la vena. el otro mide únicamente la presión estática, generalmente mediante un orificio practicado en la pared de la conducción. Un tubo de pitot mide dos presiones simultáneamente, la presión de impacto (pt) y presión estática (ps). La unidad para medir la presión de impacto es un tubo con el extremo doblado en ángulo recto hacia la dirección del flujo. El extremo del tubo que mide presión estática es cerrado pero tiene una pequeña ranura de un lado. Los tubos se pueden montar separados o en una sola unidad.

Se observa en la figura que, la altura de la columna liquida da la diferencia entre la presión estática y la presión dinámica. A esta presión se le llama también presión de velocidad.

Aplicación en aeronaves:

Un ejemplo de aplicación del tubo de Pitot, es el medidor de velocidad de uso aeronáutico, este mide la velocidad del aire fuera de la aeronave que es la misma del aeroplano usando un tubo de pitot de construcción sencilla pero muy precisa.

Ejercicio: Por una tubería horizontal de 20 cm de diámetro circula agua para lo cual se ha utilizado un tubo de pitot como se muestra en la figura, donde la diferencia de alturas h=5cm. Se pide calcular la velocidad y flujo del fluido.

Ecuación de Bernoulli aplicada a los a los puntos A y B:

1 1 𝑃𝐴 + 𝑝𝑔ℎ𝐴 + 𝑝𝑉𝐴2 = 𝑃𝐵 + 𝑝𝑔ℎ𝐴 + 𝑝𝑉𝐴2 2 2 Reduciendo se obtiene: 1 𝑝𝑉𝐴2 2

= 𝑃𝐵 − 𝑃𝐴----------Ec.1

Para las presiones A y B: 𝑃𝐴 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝑝𝑔ℎ𝐴 𝑃𝐵 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝑝𝑔ℎ𝐵 𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 = 𝑝𝑔(ℎ𝐵 − ℎ𝐴) 𝑃𝐴 − 𝑃𝐵 = 𝑝𝑔ℎ-------------Ec.2 Sustituyendo la ecuación 2 en la ecuación 1 se tiene que: 1 𝑝𝑉𝐴2 = 𝑝𝑔ℎ 2 Despejando la velocidad: 𝑉𝐴 = √2𝑔ℎ Sustituyendo valores: 𝑉𝐴 = √(2)(9.81

𝑚 )(0.05𝑚) 𝑠2

VA=0.99m/s

Determinar el flujo 𝑄 =𝑉∗𝐴 Determinando el área: 𝐴=

π(0.2𝑚)2 =0.0314 4

metros cuadrados

Sustituyendo valores para determinar el flujo: 𝑄 = (0.99

𝑚 )(0.0314𝑚2 ) 𝑠

𝑄 = 0.03108𝑚3