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MECANICA DE FLUIDOS

Laboratorio Nº 04 CARRERA: - Tecnología Mecánica Eléctrica CURSO: Mecánica de Fluidos PROFESOR: Jimeno Carranza Ernesto CICLO Y SECCIÓN: 3º ciclo sección “A” ALUMNOS: - Bartra Rengifo Tito - Diaz Yépez Juan Daniel

FECHA DE ENTREGA: 24/04/218

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MECÁNICA DE FLUIDOS

LABORATORIO N° 4 “MEDIDORES DE CAUDAL”

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MECANICA DE FLUIDOS

MEDICION DE CAUDAL EN SISTEMA CERRADO DE TUBERIAS 1. OBJETIVOS: • • •

Evaluar flujos a través de medidores diferenciales de presión Comparar los valores de caudal medidos y calculados por diferentes métodos. Reconocer todos los parámetros a tener en cuenta a la hora de medir caudales en sistemas de transporte de líquidos.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO: MEDIDORES DE FLUJO DIFERENCIAL DE PRESION: Los medidores diferenciales de presión se identifican, por la característica de su elemento primario, en el cual se crea una diferencia de presión que depende de la velocidad y densidad del fluido. Esta diferencia es medida por un segundo elemento llamado secundario. Los más comunes son: -

El Venturímetro El rotámetro La placa de orificio

ROTÁMETRO: Los rotámetros son medidores de caudal de área variable en los cuales un flotador cambia su posición dentro de un tubo en función del caudal que pasa por dicho tubo. El fluido entra por la parte inferior del tubo y hace que el flotador suba hasta que el área anular entre él y la pared del tubo sea tal, que la caída de presión de este estrechamiento sea lo suficientemente para equilibrar el peso del flotador. El tubo es de vidrio y lleva grabado una escala lineal, sobre la cual la posición del flotador indica el caudal.

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TUBO DE VENTURI: El efecto Venturi consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión cuando aumenta la velocidad al pasar por una zona de sección menor. En ciertas condiciones, cuando el aumento de velocidad es muy grande, se llegan a producir presiones negativas y entonces, si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido de este conducto, que se mezclará con el que circula por el primer conducto. Un tubo de Venturi es un dispositivo inicialmente diseñado para medir la velocidad de un fluido aprovechando el efecto Venturi. Efectivamente, conociendo la velocidad antes del estrechamiento y midiendo la diferencia de presiones, se haya fácilmente la velocidad en el punto problema.

3. EQUIPOS Y MATERIALES:

 Sistema de Tuberías Cerrado (Incluye Instrumentos de Medición de Caudal y Presión)  Bomba De Agua  Balde De 20 Litros  Cronómetro

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TECSUP 4. PROCEDIMIENTO:

MECANICA DE FLUIDOS

•

Reconocimiento de todos los componentes (manómetros, rotámetro, válvulas) y el circuito, donde se desplaza (conducción) el agua. Tener en cuenta las válvulas que no se necesitarán para la medición (cerrar dichas válvulas).

•

Conecte la bomba y abra completamente las válvulas que son necesarias para esta medición, teniendo en cuenta que el fluido solo debe pasar por los manómetros y las válvulas que pasan por el medidor de caudal deben estar bien cerradas.

•

Conectar una manguera a la salida del circuito de tubos, para que el agua se deposite en un recipiente de volumen 20 litros.

•

Poner en marcha la bomba de agua y tomar nota de las medidas que marca cada manómetro para observar las diferencias de presiones en el tramo de la tubería donde fluye el agua y observar cuanto marca el rotámetro para luego comparar con los datos obtenidos experimentalmente.

•

Posteriormente con un cronometro (reloj) determinar el tiempo en que el recipiente es llenado hasta el volumen deseado (20 litros) y así obtener experimentalmente el caudal.

•

Terminado las mediciones correspondientes, determinar el caudal en dos posiciones distintas de apertura de válvula manual que regula caudal

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PRINCIPIO DE VENTURI:

Mediante las ecuaciones de Bernoulli y continuidad encontrar la velocidad del flujo

𝐴1 ∗ 𝑉1 = 𝐴2 ∗ 𝑉2 Hallar áreas de tuberías:

𝐴 1 = 𝜋 (𝑑)2/4

𝐴 2 = 𝜋 (𝑑)2/4

Despejar velocidades mediante la fórmula de continuidad dejando la ecuación expresada en función de una de ellas: Aplicamos ecuación de Bernoulli

Ya que las alturas en el punto 1 y 2 son las mismas al estar en el mismo nivel ambas tuberías, los valores de z se eliminan, por lo tanto, la fórmula que usaremos quedara de la siguiente manera:

𝑉12

+ 2𝑔

𝑃1 𝛾

=

𝑉22

+ 2𝑔

𝑃2 𝛾

5. ASIMISMO, REALIZAR LA MEDICION DE CAUDAL DE AIRE DEL MODULO VENTILADOR. 1. Datos 𝐷1 = 0.02715

𝐷2 = 0.0172

𝐴1 = 𝜋 (0.02715)2/4

𝐴2 = 𝜋 (0.0172)2/4

𝐴1 = 5.789 ∗ 10 − 4 𝑚2

𝐴2 = 2.324 ∗ 10 − 4 𝑚2

𝑃1 = 210000 𝑃𝑎

𝑃2 = 137895 𝑃𝑎

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TECSUP MECANICA DE FLUIDOS 2. Con los datos conseguidos procedemos a acoplarlo a la siguiente formula: 𝐴1 ∗ 𝑉1 = 𝐴2 ∗ 𝑉2 5.789 ∗ 10 − 4 ∗ 𝑉1 = 2.324 ∗ 10 − 4 ∗ 𝑉2 Despejando V1 𝑉1 = (2.324 ∗ 10 − 4/5.789 ∗ 10 − 4) ∗ 𝑉2 𝑉1 = 0.401𝑚/𝑠 ∗ 𝑉2 … . (𝐼) 3. Después que despejamos V1 procedemos a remplazarlo en la ecuación de Bernoulli.

𝑉12 210000 𝑉22 137895 + = + 2(9.81) 9810 2(9.81) 9810 𝑉12 𝑉22 + 21.4 = + 14.1 19.62 19.662 𝑉12 + 419.4 𝑉22 + 276.4 = 19.62 19.62 (0.401𝑉2 )2 + 419.4 = 𝑉22 + 276.4 0.2 ∗ 𝑉2 2 + 419.4 = 𝑉22 + 275.79 419.4 − 275.79 = 𝑉22 − 0.21𝑉22 143 = 𝑉22 (1 − 0.2) 143 = 𝑉22 (0.8) 143 √ = 𝑉2 0.8 13.4𝑧 𝑚/𝑠 = 𝑉2 … . (𝐼𝐼)

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Remplazando (II) en (I)

2.324 ∗ 10−4 𝑉1 = ( ) ∗ (13.36) 5.789 ∗ 10−4 𝑉1 = 5.4 𝑚/𝑠 4. Calculando el caudal con la siguiente formula:

𝑄 = 𝐴. 𝑉 𝑄2 = 2.324 ∗ 10−4 𝑚2 ∗ 13.4𝑚/𝑠 𝑄2 = 3.1 ∗ 10−3 𝑚3 /𝑠 ∗

1000𝑙𝑡𝑠 𝑚2

𝑄 = 3.1 𝑙𝑡𝑠/𝑠 5. Calculando el porcentaje de error:

2.22 − 3.1 ) 100 2.22 %𝑒 = 39.64%

%𝑒 = (

6. ELABORAR CONCLUSIONES:



Llegamos a la conclusión de que el manómetro con el que trabajamos está descompuesto, lo que nos arroja un alto porcentaje de error comparando con el teórico, valiendo por más el valor real



Pudimos concluir que el caudal que pasa por tuberías de distintos diámetros será el mismo.



La velocidad varia depende del diámetro, en este caso la velocidad fue menor en la tubería de 1’’ mientras que en la de ½’’ la velocidad fue mayor.



Pudimos calcular con un alto porcentaje de error del caudal que pasa por ambos diámetros del tubo, en este caso utilizamos de 1/2’’ y 1’’, este porcentaje de error se debe a los manómetros que están en mal uso.



Pudimos realizar el experimento en el laboratorio con completa satisfacción.

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MECANICA DE FLUIDOS TECNOLOGIA MECANICA ELECTRICA

Rúbrica

c. Conducen pruebas, analizan e interpretan sus resultados, para evaluar y mejorar sistemas electromecánicos.

Resultado

e.- Trabaja eficazmente en equipo c.2 Analizan e interpretan resultados de diversos sistemas emitiendo un diagnóstico para la mejora del proceso. Criterio de desempeño :

e1.-Se desempeña en forma efectiva como integrante de un equipo técnico e2.- Entrega informes y presenta proyectos como resultado de un trabajo en equipo

Curso:

Mecanica de Fluidos

Actividad:

Ciclo: Semana:

V

Sección:

Docente:

E. Jimeno C.

Periodo: 2017-I

Fecha:

Laboratorio N° 3: Medicion de Caudales

Nombre del estudiante: Observaciones

Trabajo Grupal

Documento de Evaluación

Hoja de Trabajo

Archivo informático X

Informe Técnico

Planos Otros:

Caso

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

a. Capacidades tecnológicas

Excelente

Bueno

Requiere Mejora

No aceptable

Evalúa a los sistemas de tuberias a los cuales se desea medir caudales.

4.0

3.0

2.0

1.0

Realiza correctamente el proceso de medicion de caudales utilizando instrumentos definidos.

4.0

3.0

2.0

1.0

Calcula en forma idonea los valores de caudal utilizando valores medidos.

4.0

3.0

2.0

1.0

Puntaje parcial

Puntaje alcanzado 1 Excelente

Bueno

Requiere Mejora

No aceptable

Trabaja en equipo, colaborando y dando soluciones a problemas que se presentan

4.0

3.0

2.0

1.0

Entrega informes de acuerdo a los criterios de evaluación entregados

4.0

3.0

2.0

1.0

b.-Procedimiento y actitudes

Puntaje Total

Puntaje Logrado

Puntaje Logrado

Puntaje alcanzado 2 PUNTAJE TOTAL 1 + 2

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Comentarios al o los alumnos: (De llenado obligatorio) Descripción

Leyenda

Puntaje

Excelente

4.0

Completo entendimiento de los objetivos de la actividad. Desarrolla la misma en forma completa y cumpliendo con todos sus requerimientos.

Bueno

3.0

Comprende los objetivos de la actividad. Desarrolla en forma completa y cumpliendo con la mayoría de sus requerimientos en forma aceptable.

Requiere Mejora

2.0

No ha entendido claramente los objetivos de la actividad. Desarrolla en forma poco satisfactoria dejando de cumplir con alguno requerimiento.

No aceptable

1.0

No ha entendido los objetivos de la actividad. Desarrolla la misma en forma insatisfactoria, dejando de cumplir con mayoría de requerimientos.

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