Practica5 mediciones de flujo

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Practica5 mediciones de flujo

  1. 1. Mecánica de fluidos. U.N.A.M. Facultad de Estudios Superiores de Aragón. Laboratorio de Mecánica de Fluidos. Práctica numero 5: “Mediciones de flujo.” Alumno: Fernández Cano Veronico David Ricardo. Número de cuenta: 41205778-6. Fecha de realización: 18/03/2014. Fecha de entrega: 25/03/2014. Calificación: OBJETIVO. 1. Conocer los diferentes métodos para la medición de flujo volumétrico. 2. Analizar el funcionamiento de los elementos de obstrucción para medir el flujo volumétrico.
  2. 2. Mecánica de fluidos. 3. Determinar el coeficiente de descarga del tubo Venturi para la medición del caudal. INTRODUCCIÓN. El Tubo Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. Consta de una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro en la garganta se mide la caída de presión y hace posible calcular el caudal instantáneo. Este elemento primario de medida se inserta en la tubería como un tramo de la misma, se instala en todo tipo de tuberías. El Venturi tiene una sección de entrada de diámetro igual al diámetro de conducción de la tubería a la cual se conecta. La sección de entrada conduce hacia un cono, terminando en una garganta de un diámetro más reducido, se fabrica exactamente según las dimensiones que establece su cálculo, la garganta se comunica con un cono de salida o de descarga con divergencia angular fija, cuyo diámetro final es habitualmente igual al de entrada. La sección de entrada está provista de tomas de presión, cuyo fin es el de uniformar la presión de entrada. Se conecta a la toma de alta presión del transmisor la conexión de la toma de baja presión que se realiza en la garganta mediante un dispositivo, la diferencia entre ambas presiones sirve para realizar la determinación del caudal. El tubo Venturi se fabrica con materiales diversos según la aplicación de destino, el material más empleado es acero al carbono, también se utiliza el latón, bronce, acero inoxidable, cemento, y revestimientos de elastómeros para paliar los efectos de la corrosión. Aplicaciones del tubo de Venturi. El tubo Venturi se recomienda en casos donde el flujo es grande y que se requiera una baja caída de presión, o bien, el fluido sea altamente viscoso, se utiliza donde se requiera el máximo de exactitud, en la medición de fluidos altamente viscosos, y cuando se necesite una
  3. 3. Mecánica de fluidos. mínima caída de presión, el tubo Venturi es difícil de construir y tiene un costo más alto que otros elementos primarios. Generalmente los tubos Venturi se utilizan en conducciones de gran diámetro, de 12in en adelante, ahí las placas de orificio producen pérdidas de carga importantes y no se consigue una buena medida, el Venturi se utiliza en conductores de aire ó humos con conductos no cilíndricos, en tuberías de cemento grandes, para conducción de agua, etc. Según la naturaleza de los fluidos de medida, se requieren modificaciones en la construcción del tubo Venturi como son: eliminación de los anillos de ecualización, inclusión de registros de limpieza, etc. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. 1. Identifique cada uno de los instrumentos de mediciónasí como la forma de obtener las lecturasde cada uno así como las unidades respectivas. 2. Revise que la válvula de control este cerrada. 3. Encienda la bomba centrifuga. 4. Abra ligeramente la válvula hasta obtener una lectura en el rotámetro. 5. Tome las lecturas de cada uno de los elementos de medición. 6. Para el medidor de flujo volumétrico time el tiempoen que gira la manecilla una vuelta; cada vuelta son 10 lt. 7. Para la medición de flujo en el depósito, tomar el tiempo en que tarda en tener 10kg, (cierre la válvula de descarga en el depósito). No es necesario partir del cero en la báscula. 8. Descargue el depósito si el volumen es demasiado alto. 9. Tome una nueva lectura del rotámetro variando la abertura de la válvula de control. 10. Finalice hasta la lectura que haya tomado la máxima lectura del rotámetro. 11. Anote todos los valores en la tabla 1 de lecturas. TABLA DE LECTURAS. Lectura Medidor volumétrico Venturi Rotámetro Deposito lt/seg cm Hg lt/min Kg/seg
  4. 4. Mecánica de fluidos. 1 6.66× 10−3 1 .4 6.96× 10−3 2 .0127 1 .8 .012 3 .019 1 1.2 .02 4 .024 1 1.6 .0238 5 .0324 2.5 2 .032 6 .0379 3.5 2.4 .031 7 .045 3.5 2.8 .042 8 .047 5.4 3.2 .048 9 .058 6 3.6 .053 10 .0637 9 4 .056 MEMORIA DE CÁLCULOS. Diámetros. 𝐷1 = ( 𝑖𝑛 2 ) ( 1𝑐𝑚 . 394𝑖𝑛 ) = 1.269𝑐𝑚 𝐷2 = ( 3𝑖𝑛 16 ) ( 1𝑐𝑚 . 394𝑖𝑛 ) = .476𝑐𝑚 Calculo de áreas. 𝐴1 = ( 1.269𝑐𝑚 2 ) 2 (𝜋) = 1.265𝑐𝑚2 = 1.265 × 10−4 𝑚2 𝐴1 = ( . 476𝑐𝑚 2 ) 2 (𝜋) = .178𝑐𝑚2 = 1.78 × 10−5 𝑚2 Caudal teórico. 𝑄1 = (1.78 × 10−5 𝑚2)√ 2(9.7𝑚/𝑠𝑒𝑔2) ( .01𝑁/𝑚2 9.78𝐾𝑁/𝑚3) 1 − ( 1.78×10−5 𝑚2 1.265×10−4 𝑚2) = 8.55 × 10−8 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 𝑄1 = 𝑄2 = 𝑄3 = 𝑄4 𝑄5 = (1.78 × 10−5 𝑚2)√ 2(9.7𝑚/𝑠𝑒𝑔2) ( .025𝑁/𝑚2 9.78𝐾𝑁/𝑚3) 1 − ( 1.78×10−5 𝑚2 1.265×10−4 𝑚2) = 1.35 × 10−7 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 𝑄6 = (1.78 × 10−5 𝑚2)√ 2(9.7𝑚/𝑠𝑒𝑔2) ( .035𝑁/𝑚2 9.78𝐾𝑁/𝑚3) 1 − ( 1.78×10−5 𝑚2 1.265×10−4 𝑚2) = 1.599 × 10−7 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 𝑄6 = 𝑄7
  5. 5. Mecánica de fluidos. 𝑄8 = (1.78 × 10−5 𝑚2)√ 2(9.7𝑚/𝑠𝑒𝑔2) ( .054𝑁/𝑚2 9.78𝐾𝑁/𝑚3) 1 − ( 1.78×10−5 𝑚2 1.265×10−4 𝑚2) = 1.987 × 10−7 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 𝑄9 = (1.78 × 10−5 𝑚2)√ 2(9.7𝑚/𝑠𝑒𝑔2) ( .06𝑁/𝑚2 9.78𝐾𝑁/𝑚3) 1 − ( 1.78×10−5 𝑚2 1.265×10−4 𝑚2) = 2.095 × 10−7 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 𝑄10 = (1.78 × 10−5 𝑚2)√ 2(9.7𝑚/𝑠𝑒𝑔2) ( .09𝑁/𝑚2 9.78𝐾𝑁/𝑚3) 1 − ( 1.78×10−5 𝑚2 1.265×10−4 𝑚2) = 2.566 × 10−7 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 Coeficiente de descarga. 𝐶1 = 6.66 × 10−6 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 8.55 × 10−8 𝑚3/𝑠𝑒𝑔 = 77.89 𝐶2 = 1.33 × 10−5 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 8.55 × 10−8 𝑚3/𝑠𝑒𝑔 = 155.55 𝐶3 = 2 × 10−5 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 8.55 × 10−8 𝑚3/𝑠𝑒𝑔 = 233.92 𝐶4 = 2.66 × 10−5 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 8.55 × 10−8 𝑚3/𝑠𝑒𝑔 = 311.11 𝐶5 = 3.33 × 10−5 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 1.35 × 10−7 𝑚3/𝑠𝑒𝑔 = 246.66 𝐶6 = 4 × 10−5 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 1.599 × 10−7 𝑚3/𝑠𝑒𝑔 = 250.16 𝐶7 = 4.66 × 10−5 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 1.599 × 10−7 𝑚3/𝑠𝑒𝑔 = 291.43 𝐶8 = 5.33 × 10−5 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 1.987 × 10−7 𝑚3/𝑠𝑒𝑔 = 268.24 𝐶9 = 6 × 10−5 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 2.095 × 10−7 𝑚3/𝑠𝑒𝑔 = 286.4 𝐶10 = 6.66 × 10−5 𝑚3 /𝑠𝑒𝑔 2.566 × 10−7 𝑚3/𝑠𝑒𝑔 = 259.55
  6. 6. Mecánica de fluidos. GRAFICAS. Grafica del depósito vs rotámetro. Grafica del depósito vs Venturi.
  7. 7. Mecánica de fluidos. Grafica de depósito vs medidor volumétrico. CUESTIONARIO. 1. ¿En qué principio se basa el uso de los medidores de orificio? La corriente que fluye a través del orificio forma una vena continua y la rápida velocidad del flujo resulta en una disminución de presión hacia abajo desde el orificio. 2. ¿Qué es la vena contracta? Se le llama a la trayectoria que sigue el fluido a través del orificio. 3. ¿Cómo funciona un rotámetro? Un flotador está suspendido en el fluido que corre en una posición proporcional a la velocidad de flujo. Las fuerzas hacia arriba debido al arrastre dinámico del fluido sobre el flotador y la boya solamente equilibran el peso del flotador. 4. ¿Cuando se recomienda usar cada uno de los medidores en la práctica? Teniendo en cuenta la medición del tiempo. 5. Cuándo el tubo Venturi se aplica a la medición de gases, ¿Qué correcciones se deben de efectuar?
  8. 8. Mecánica de fluidos. Se debe de tener en cuenta la variación del peso específico con la presión. 6. Explique ¿cómo funciona un medidor de turbina, y cuál es su aplicación? El rotor de la turbina gira a una velocidad que depende de la velocidad de flujo. Conforme cada una de las aspas del rotor pasa a través de una bobina magnética, se genera un pulso de voltaje que puede alimentarse de un medidor de frecuencia, o un contador electrónico cuyas lecturas pueden convertirse en velocidad de flujo. 7. Investigue sobre los coeficientes de descarga típicos en los dispositivos manejados en el equipo. Se recomienda que C = 0.984. CONCLUSIONES. Esta práctica fue más larga de lo que se necesitaba para realizar las mediciones acerca de las mediciones de los caudales, lo cual género que esta quedara inconclusa debido a que el caudal no era lo suficientemente rápido para llenar la cubeta en el tiempo en el que estaba estipulado en la práctica. Para calcular el valor del caudal teórico se realizó el cociente de las medidas tomadas por el rotámetro entre los cálculos del caudal teórico esto último para evitar que este coeficiente resultara con unidades ya que de acuerdo a lo investigado en la teoría este coeficiente de descarga debe de ser adimensional. Este coeficiente corrige la ecuación de Bernoulli para el tubo de Venturi y tiene aplicaciones prácticas que se relacionan principalmente para las mediciones de la presión.
  9. 9. Mecánica de fluidos. B I B L I O G R A F I A Currie, L.G., Fundamental Mechanics of Fluids, McGraw Hill. W.H. Li, S.H.Lam, Principle of Fluid Mechanics, Addison Wesley. M. Lai, D. Rubin, E. Krempl, Introduction to Continuum Mechanics. Pergamos G. K. Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics, Combridge University Press. Landau y Lifshitz, Fluid Mechanics, Addison-Wesley. Lamb, Hidrodynamics, Dover. Borisenko, A.I., Tarapov, I.E., Vector and Tensor Analysis, Dover Publications, Inc., New York, 1979. Malvern, Continuum Mechanics, Prentice Hall.

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