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• Victor Velis Perez

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE ANZOATEGUI ESCUELA DE INGENIERIA Y CS. APLICADAS DEPARTAMENTO DE MECÁNICA

LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I

MEDICIÓN DE VELOCIDAD

Realizado por: Br. Carlos Lugo

Revisado por: Prof. Jhonny Martínez

CI: 23546230 Sec: 02

Barcelona, 18 de enero de 2012 1

RESUMEN En la práctica de de medición de velocidad se realizaron los diferentes métodos de medir velocidades angulares que son usados en la ingeniería de hoy en día. Se utilizaron específicamente dos instrumentos para medir velocidad, un tacómetro y un estroboscopio, el material o equipo medido por dichos instrumentos de medición fue la biela o hélice, tomada como eje de un motor de aire acondicionado que se encontraba en el laboratorio de fluidos de la universidad. Esto ayudo a los estudiantes a familiarizarse con los diferentes medidores de velocidad y en obtener un aprendizaje del funcionamiento de estos instrumentos. Se realizaron 6 medidas de velocidad exactamente con cada unos de los dos instrumentos, los cuales arrojaron los resultados en revoluciones por minuto (rpm), recibiendo así una serie de resultados los más exactos y semejantes posibles.

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CONTENIDO Pag. 1.- RESUMEN……………………………………………………………2 2.- INTRODUCCIÓN……………………………………………………4 3.- OBJETIVOS…………………………………………………………6 4.- MATERIALES Y EQUIPOS………………………………………...7 5.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL……………………………..8 6.- RESULTADOS………………………………………………………10 7.- ANALISIS DE RESULTADOS……………………………………..11 8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………..12 9.-BIBLIOGRAFIA……………………………………………………..13 10.-APENDICE - APENDICE A – EJEMPLOS DE CÁLCULOS………………..14 - APENDICE B – ASIGNACIÓN………………………………..15 - APENDICE C – ANEXOS.…………………………………….17

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INTRODUCCIÓN En la ingeniería es de gran importancia el conocimiento algunos tipos de velocidades, estas son de gran importancia para saber o medir ciertos movimientos con respecto al tiempo por razones que pueden partir desde la determinación de aceleraciones o de fuerzas de inercia que tienen que ver en una pieza alterna de un dispositivo hasta la máxima potencia transmitida por una pieza rotativa de una máquina. El cálculo de velocidad se trata o consiste en la observación de el tiempo necesario en el que un punto de la pieza recorre una distancia dada. Cuando las velocidades son bastante elevadas para permitir la observación visual, se utilizan instrumentos para medir velocidades angulares. La velocidad es el cambio o la variación de la posición de un cuerpo por unidad de tiempo. Esta se puede denotar como un vector, es decir, tiene módulo (magnitud), dirección y sentido. La magnitud de la velocidad, conocida también como rapidez, se suele expresar como distancia recorrida por unidad de tiempo (normalmente, una hora o un segundo); se expresa, en kilómetros por hora (km/h) o metros por segundo (m/s). Cuando la velocidad es uniforme, es decir, permanece constante, se puede determinar sencillamente dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo empleado. Cuando un objeto está acelerado, su vector velocidad cambia a lo largo del tiempo. La aceleración puede consistir en un cambio de dirección del vector velocidad, un cambio de su magnitud o ambas cosas.

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La velocidad de un cuerpo o pieza en movimiento rotacional, se llama velocidad angular, y se refleja o se determina por el número de vueltas que realiza un cuerpo en un tiempo determinado, en un recorrido de dos PI radianes. (3.141592654…..rad) La velocidad angular de un eje se puede determinar de varias formas o maneras, una de las formas más exactas y de fácil aplicación es mediante un tacómetro, el cual, calcula el número de vueltas que realiza un eje, en un minuto. Otra forma es por medio de los estroboscopios que son instrumentos medidores de velocidad angular, que se basan en sincronizar un flash de luz, con las revoluciones del eje rotatorio, permitiendo que el ojo humano, solo reciba la misma imagen, de un mismo instante de tiempo, produciendo una impresión de estática en el eje en movimiento.

Bajo una proporción bastante alta conseguimos en el campo de trabajo máquinas que son impulsadas por elementos rotativos como son poleos o motores. Al conocer la velocidad angular del elemento motor rotativo, podemos conocer la velocidad lineal de las partes de movimiento alternativo.

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2.-OBJETIVOS 2.1 Objetivo general: Familiarizar al estudiante con los diferentes medidores de velocidad angular que se usan normalmente en la ingeniería. 2.2 Objetivos específicos: 1. Aprender el principio de funcionamiento de algunos instrumentos de medición de velocidad angular usados en el laboratorio. 2. Realizar las curvas de calibración de los instrumentos de medición de

velocidad angular seleccionados.

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3.-MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZANDOS 3.1 Tacómetro Marca: Teclock Serial: 04807 Apreciación: ± 2 rpm. 3.2 Estroboscopio Digital Marca: MONARCH Apreciación: ± 1 rpm. 3.3 Banco de prueba: Unidad de aire acondicionado Marca: P.A. Hilton LTD. Engineers Serial: 5756

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4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1- Se encendió la unidad de aire acondicionado mediante un botón de encendido. 4.2- Una vez encendido el aire acondiciona tomado como banco de prueba, se procedió a tomar la primera medida de velocidad angular con el tacómetro. Al tacómetro se le ajustaba la apreciación y se ajustaban la medida mediante un botón en la parte superior del instrumento para que comenzara desde cero, y así poder tomar la medida de velocidad. Este se colocaba en el eje del aire y automáticamente arrojaba un resultado.

4.3- Se repitió el procedimiento anterior con el tacómetro en varias ocasiones hasta lograr ver que dos de las lecturas se repitieran o fueran muy similares aproximadamente. 4.4- Luego con el eje del aire acondicionado a la misma fuerza o intensidad se practico también la medición de la velocidad con el estroboscopio. Al igual que en el tacómetro, se repitió varias veces hasta que dos de las medidas se repitieran. Al estroboscopio se le fue ajustando la perilla de velocidad hasta encontrar o lograr que el flash produjera un efecto estático en el eje.

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4.5- Luego de haber realizado las respectivas mediciones de la velocidad angular que arrojaba el eje del aire acondicionado con ambos instrumentos, se cambio la intensidad del eje en el tablero de dicho dispositivo y se realizaron las respectivas mediciones con el tacómetro y el estroboscopio. 4.6- Se repitió el procedimiento hasta obtener 6 medidas de velocidad angular con los dos instrumentos antes mencionados. Cambiando constantemente la fuerza ola intensidad del eje después de hacer la medición con los dos instrumentos.

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5.- RESULTADOS. 5.1 Tabla: Datos que se obtuvieron de la práctica.

N° de medidas

Tacómetro (rpm)

Estroboscopio (rpm)

1

610

609

2

802

808

3

952

950

4

1014

1020

5

1070

1068

6

1100

1096

5.2 Gráfica: Curva de calibración.

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Estroboscopio (rpm)

1200 1000 800 600 400 200 0 0 200 400 600 800 10 1200 Curva calibración de Tacómetro (rpm) 00

Ajuste de la curva Calibración del Tacómetro

6.- ANALISIS DE RESULTADOS Al observar las curvas de la gráfica se puede decir que se encontró una gran similitud entre las medidas tomadas por el estroboscopio y el tacómetro, y además arrojando resultados muy parecidos e incluso algunos dieron casi la misma medida y otras muy parecidas. Sin embargo hay ciertos puntos en los que se notoriamente una desviación o precipitación, si se quiere, despreciable. Esto es porque dicha desviación pudiera ser el error propiamente del individuo al ser tomada la medida, ya que las medidas tomadas por los instrumentos utilizados fueron bastantes dependientes, esto quiere decir que dependían de la apreciación de cada persona. Estos instrumento son un poco complicados de entender pero de fácil manejo a la hora de usarlos, aunque de por si esta la falta de experiencia de 11

cada. Ya que el tacómetro debe introducirse en el eje con mucha precisión y cuidado de lo contrario simplemente puede arrojar un resultado incorrecto al no ponerlo a trabajar al momento que se debe. Por otra lado el estroboscopio presenta un margen de error extra al de su apreciación debido a que trabaja con un flash de luz el cual tiene que ser captado por nosotros, también se une el mantenimiento fijo apuntando al eje a su vez ir calibrando hasta obtener la medida deseada y como la medida es tomada a la vista de cada estudiante, no es precisa para todos, ya que cada ser humano no tiene la misma precisión óptica. Después de haber realizado esta práctica, particularmente me pareció que el tacómetro es mejor debido a su comodidad y su practicidad a la hora de tomar medidas de velocidades. Todos estos aspectos tuvieron importancia a la hora de arrojar los resultados.

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 7.1 Conclusiones: 1. Con la utilización del tacómetro se aumento más la desviación de error en las medidas. Ya que en él, los errores se pueden producir al no colocarlo o introducirlo con precisión en el eje del aire acondicionado o simplemente arrojar un resultado erróneo al no ponerlo a trabajar en el momento correcto y exacto debido a la potencia o fuerza que se encuentre el eje. Mientras que con el estroboscopio la desviación de error pueden ser mucho menor, ya que este trabaja con un flash de luz el cual tiene que ser captado por nosotros, también se une la dificultad de mantenerlo fijo apuntando al eje y a su vez ir calibrando hasta obtener la medida. 2. El tacómetro se puede asumir como más exacto que el estroboscopio, ya que este está sujeto a la apreciación de su usuario. Y el tacómetro posee 12

menos apreciación, esto quiere decir, que el resultado arrojado es más exacto. 3. Cuando las velocidades del tacómetro dan iguales a las del estroboscopio, quiere decir que las medidas son buenas y sus frecuencias son iguales. Se debe tomar como una medida apropiada para la realización de dicho experimento. 7.2 Recomendaciones: 1. El tacómetro en comparación con el estroboscopio es mucho mejor de utilizar, debido a su comodidad y su practicidad a la hora de tomar medidas. 2. El tacómetro representa una opción bastante apropiada pues es más versátil para traslado y funcionamiento.

8.- BIBLIOGRAFÍA 8.1-

Tacómetro,

Wikipedía,

la

Enciclopedia

Libre,

disponible

en:

http://es.wikipedia.org/wiki/tacómetro 8.2

Taquímetria,

la

Enciclopedia

Libre,

disponible

en:

http://es.wikipedia.org/wiki/taquímetria 8.3

Doolitle, J. S., Laboratorio del Ingeniero Mecánico, Editorial Hispano Americana, (1971)

8.4

Mecánica de Fluidos Aplicada (cuarta edición); ROBERT l. Mott; Prenctice – Hall Hispanoamericana, S.A.

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9.- APENDICE 9.1 APENDICE A: EJEMPLOS DE CÁLCULOS X 610 802 952 1014 1070 1100 ∑= 5548

Y 609 808 950 1020 1068 1096 ∑=5551

X2 372100 643204 906304 1028196 1144900 1210000 ∑=5304704

X.Y 370881 652864 902500 1040400 1140624 1201216 ∑=5308485

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9.2.- APENDICE B: ASIGNACIÓN

1.- Explique el principio de funcionamiento del contador de revoluciones. Estos instrumentos cuentan las veces que una cinta o cualquier punto del eje pasa por un mismo lugar en una unidad de tiempo, generalmente todos estos instrumentos tienen un determinado tiempo llamado base de tiempo y lo multiplican por una constante antes de entregar la lectura esto se hace para no tener que esperar un minuto para obtener la lectura; por ejemplo se cuentan las vueltas que da el eje en 5 segundos y se multiplica por 12 para tener el resultado en RPM si la base de tiempo es 5 segundos.

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2.- Explique el principio de funcionamiento del Tacómetro o Taquímetro así como los diferentes tipos de Tacómetro. El tacómetro es un dispositivo que mide las revoluciones por minuto (RPM) del rotor de un motor o una turbina, velocidad de superficies y extensiones lineares. Son utilizados para llevar un registro de velocidades del elemento que tengamos en estudio, que nos permita saber si está trabajando en forma adecuada. El tacómetro recibe impulsos por parte del eje en movimiento mediante un adaptador mecánico, en el interior se produce un campo magnético que excita a la bobina e impulsa la aguja que marca a una escala conocida. Existen dos tipos de tacómetros muy utilizados: el tacómetro óptico y el tacómetro de contacto. El tacómetro óptico mide con precisión la velocidad rotatoria (RPM) usando un haz de luz visible, puede ser usado a una distancia de hasta 8m en un elemento rotatorio. La construcción robusta, portabilidad y buenas características lo hacen la opción ideal en las ares de mantenimiento para operadores de maquinas entre otros. El tacómetro de contacto mide con precisión la magnitud de la velocidad rotatoria y de superficies, se lleva a cabo por medio de un adaptador mecánico con cabeza o con rueda de medición. Este tipo de instrumentos son óptimos para determinar las revoluciones de maquinas, piezas e instalaciones giratorias por ejemplo: cintas transportadoras, motores mecanismos asociados por correas, entre otros. 3.- Explique el principio de funcionamiento del Estroboscopio.

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El estroboscopio es un instrumento que permite visualizar un objeto que está girando como si estuviera parado o girando muy lentamente aparentando congelar el movimiento cíclico. Está dotado de una lámpara, normalmente del tipo de descarga gaseosa de xenón, similar a las empleadas en los flashes de fotografía que emite una serie de ellos consecutivos y con una frecuencia regulable. Si se tiene un objeto que está girando a N revoluciones por minuto y se regula la frecuencia del estroboscopio a N destellos por minuto y se ilumina con él el objeto giratorio, éste, al ser iluminado siempre en la misma posición, aparecerá a nuestros ojos como parados (estáticos). Si la frecuencia de los destellos no coincide exactamente con la de giro, pero se aproxima mucho a ella, se verá el objeto moverse lentamente según la frecuencia de destello del estroboscopio, hacia delante si es inferior o hacia atrás si es superior a la de giro.

9.3.- APENDICE C: ANEXOS TACÓMETRO

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ESTROBOSCOPIO:

EJE ROTATORIO:

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TABLERO DE CONTROL DE VELOCIDADES

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