MEDICION DE CAUDAL
GRUPO H2
JOSE GRANADOS WILSPN ORLANDO LOPEZ DAVID NAJAR DANIEL ALFREDO MOSQUERA SILVA
UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA INGENIERIA CIVIL TUNJA 2013
MEDICION DE CAUDAL
GRUPO H2
JOSE GRANADOS WILSPN ORLANDO LOPEZ DAVID NAJAR DANIEL ALFREDO MOSQUERA SILVA
FEHA DE REALIZACION: 13 DE AGOSTO DE 2013 FECHA DE ENTREGA: 16 DE AGOSTO DE 2013
Presentado a: ING. MELQUISEDEC CORTES ZAMBRANO En la asignatura de: HIDRAULICA I Monitora: ALEXANDER ROJAS
UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA INGENIERIA CIVIL TUNJA 2013
MEDICION DE CAUDAL
GRUPO H2
JOSE GRANADOS WILSPN ORLANDO LOPEZ DAVID NAJAR DANIEL ALFREDO MOSQUERA SILVA
FEHA DE REALIZACION: 13 DE AGOSTO DE 2013 FECHA DE ENTREGA: 16 DE AGOSTO DE 2013
Presentado a: ING. MELQUISEDEC CORTES ZAMBRANO En la asignatura de: HIDRAULICA I Monitora: ALEXANDER ROJAS
UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA INGENIERIA CIVIL TUNJA 2013
INTRODUCCION
En la hidráulica, es necesario, conocer métodos a escala en laboratorio, para poder realizarlos en la cotidianidad como ingenieros, dándoles solución a los problemas que se presenten en el camino, es por eso que es necesario conocer los métodos para medición de un caudal; En esta experiencia se estudia el caudal de agua que fluye a través de un tubo de en un sistema cerrado para así verificar la ley de conservación de la masa y de energía. En este laboratorio se examinan los conceptos básicos de la medida de caudal, las características de los orificios y los instrumentos de medida como el rotámetro necesarios para la realización de esta experiencia.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Realizar el proceso de medida de caudal, teniendo en cuenta las pérdidas de energía para calcular el coeficiente de descarga del medidor Venturi y el orificio
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Comprender el uso del tubo Venturi en una situación real para la vida profesional, como este funciona y de qué manera este nos ayuda a solucionar diferentes problemas en la ingeniería. Identificar los factores importantes en del sistema de medición de caudal en forma práctica, por ejemplo porque su Coeficiente de contracción es uno y/o porque tiene pérdidas de velocidad y descarga iguales. Evaluar el comportamiento del rotámetro experimentalmente.
MARCO TEORICO
El caudal que circula por una instalación se puede determinar de forma simple imponiendo un estrechamiento en la sección de paso, de modo que se genere una reducción de presión, tanto más acusada cuanto mayor es el caudal circulante. Dentro de esta categoría de caudalímetros se encuentran el tubo Venturi y la placa orificio. TUBO VENTURI:
En el Tubo de Venturi el flujo desde la tubería principal en la sección 1 se hace acelerar a través de la sección angosta llamada garganta, donde disminuye la presión del fluido. Después se expande el flujo a través de la porción divergente al mismo diámetro que la tubería principal. En la pared de la tubería en la sección 1 y en la pared de la garganta, a la cual llamaremos sección 2, se encuentran ubicados ramificadores de presión. Estos ramificadores de presión se encuentran unidos a los dos lados de un manómetro diferencial de tal forma que la deflexión h es una indicación de la diferencia de presión p1 – p2. Por supuesto, pueden utilizarse otros tipos de medidores de presión diferencial. La ecuación de la energía y la ecuación de continuidad pueden utilizarse para derivar la relación a través de la cual podemos calcular la velocidad del flujo. Utilizando las secciones 1 y 2 en la fórmula 2 como puntos de referencia, podemos escribir las siguientes ecuaciones:
(1) Q = A1v1 = A2v2
(2)
BANCO HIDRAULICO:
La práctica se lleva a cabo en una instalación del laboratorio de Hidráulica de la. El dispositivo experimental, fue el banco hidráulico, es una conducción con alimentación
desde un grifo de la red de agua del edificio y descarga a un desagüe. Esta conducción posee un primer tramo horizontal en su zona inferior, en el que, de izquierda a derecha (es decir, en el sentido de la corriente), se encuentran sucesivamente un tubo Venturi. El codo se tiene un conducto vertical con un rotámetro para poder medir el caudal de agua circulante de forma independiente. ROTAMETRO:
Los rotámetros o flujómetros son instrumentos utilizados para medir caudales, tanto de líquidos como de gases que trabajan con un salto de presión constante. Se basan en la medición del desplazamiento vertical de un “elemento sensible”, cuya posición de equilibrio depende del caudal circulante que conduce simultáneamente, a un cambio en el área del orificio de pasaje del fluido, de tal modo que la diferencia de presiones que actúan sobre el elemento móvil permanece prácticamente constante. La componente según el eje “Z” de la ecuación de Cantidad de Movimiento es expresa como:
Donde en Rz se incluye, tanto las fuerzas de masa como las de superficie que actúan sobre el fluido contenido en el interior del volumen de control, siendo el segundo miembro el flujo neto de cantidad de movimiento que atraviesa la superficie de control. ORIFICIO:
Denominamos orificio, en hidráulica, a una abertura de forma regular, que se practica en la pared o el fondo del recipiente, a través del cual eroga el líquido contenido en dicho recipiente, manteniéndose el contorno del orificio totalmente sumergido. A la corriente líquida que sale del recipiente se la llama vena líquida o chorro. Si el contacto de la vena líquida con la pared tiene lugar en una línea estaremos en presencia de un orificio en pared delgada. Si el contacto es en una superficie se tratará de un orificio en pared gruesa.
EQUIPOS Y PROCEDIMIENTO
EQUIPOS:
Para la toma de información, se contó con los siguientes equipos: Banco Hidráulico Medidor de cauda Rotámetro Pesas Cronometro
PROCEDIMIENTO:
La toma de información en el laboratorio, recolecto con las siguientes actividades:
Se recibió una explicación del Ingeniero a cardo del laboratorio, sobre medidor de caudal y el banco hidráulico.
Se abrió la válvula del aparato, hasta que la lectura del rotámetro 2.5 mm.
Se inició con una carga de 1.5 kg, aumentando de 0.5 kg
el
Se registraron las alturas manométricas del banco hidráulico y el tiempo en que tardo en llenarse el banco hidráulico. Nuevamente se abrió la válvula, hasta logran una nueva medida en el rotámetro, y se repitieron los pasos anteriores para 10 medidas diferentes.
CALCULOS
En las siguientes tablas se encuentran los datos que se obtuvieron en el laboratorio de hidráulica: ALTURA MANOMÉTRICA (mm)
N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A
B
C
D
E
F
G
H
I
293 294 299 305 312 316 330 338 345 355
285 277 268 261 254 248 230 224 218 205
290 290 293 297 301 304 314 319 324 331
291 292 295 299 304 307 318 324 330 339
296 297 300 304 310 313 326 333 339 350
286 286 263 255 243 235 210 202 192 175
287 280 269 264 255 249 231 224 218 205
285 275 261 254 240 232 207 195 185 168
185 175 161 153 138 129 100 88 75 53
Q
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
L (m) M (Kg) t (s)
0,018 1,5 224,56
0,032 2 139,78
0,051 2,5 110,44
0,057 3 115,78
0,071 3,5 101,75
0,082 4 100,38
0,093 4,5 101,28
0,121 5 86,31
0,14 5,5 74,75
0,158 6 70,34
En la siguiente tabla están algunos valores constantes que se tomaron para facilitar los cálculos: Elemento
a B E orificio
diametro (m)
area (m^2) ρ (kg/m^3) 0,026 0,00053093 2g (m/s^2) 0,016 0,00020106 γ (N/m^3)
0,051 0,00204282 K 0,02 0,00031416
1000 19,612 9806 0,601
La siguiente tabla se hizo con el fin de agilizar los cálculos:
PRESION
A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B
2873,16 2882,96 2931,99 2990,83 3059,47 3098,70 3235,98 3314,43 3383,07 3481,13
C
2794,71 2716,26 2628,01 2559,37 2490,72 2431,89 2255,38 2196,54 2137,71 2010,23
D
2843,74 2843,74 2873,16 2912,38 2951,61 2981,02 3079,08 3128,11 3177,14 3245,79
E
2853,55 2863,35 2892,77 2931,99 2981,02 3010,44 3118,31 3177,14 3235,98 3324,23
F
2902,58 2912,38 2941,80 2981,02 3039,86 3069,28 3196,76 3265,40 3324,23 3432,10
G
2804,52 2804,52 2578,98 2500,53 2382,86 2304,41 2059,26 1980,81 1882,75 1716,05
H
2814,32 2745,68 2637,81 2588,78 2500,53 2441,69 2265,19 2196,54 2137,71 2010,23
I
2794,71 2696,65 2559,37 2490,72 2353,44 2274,99 2029,84 1912,17 1814,11 1647,41
1814,11 1716,05 1578,77 1500,32 1353,23 1264,97 980,60 862,93 735,45 519,72
EJEMPLOS DE CALCULOS
En la siguiente tabla están los cálculos efectuados en el venturímetro, encontramos caudales teóricos, caudales experimentales, velocidad en el punto A y B, diferencia de alturas, COEFICIENTE DE DESCARGA, numero de Reynolds y caudal en masa. VENTURI Q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Qt
Qex (m^3/s)
5,17E-05 7,54E-05 1,02E-04 1,21E-04 1,39E-04 1,51E-04 1,83E-04 1,95E-04 2,06E-04 2,24E-04
2,004E-05 4,292E-05 6,791E-05 7,773E-05 1,032E-04 1,195E-04 1,333E-04 1,738E-04 2,207E-04 2,559E-04
Va
0,1621 0,2363 0,3190 0,3801 0,4364 0,4725 0,5730 0,6118 0,6458 0,7018
Vb
0,4280 0,6239 0,8425 1,0037 1,1524 1,2478 1,5131 1,6156 1,7052 1,8532
ha-hb
0,008 0,017 0,031 0,044 0,058 0,068 0,1 0,114 0,127 0,15
Cd
0,38749 0,56938 0,66707 0,64092 0,74107 0,79287 0,72901 0,89022 1,07125 1,14273
Re
4,51E+05 6,57E+05 8,87E+05 1,06E+06 1,21E+06 1,31E+06 1,59E+06 1,70E+06 1,80E+06 1,95E+06
HA-C/(V2/2*G)
0,009339383 0,019846188 0,036190108 0,051366605 0,067710525 0,079384754 0,116742285 0,133086205 0,148262702 0,175113427
0,02004 0,04292 0,06791 0,07773 0,10319 0,11955 0,13329 0,17379 0,22074 0,25590
Para calcular el caudal teórico se tomó la expresión dada en la monitoria la cual dice:
Remplazando tenemos:
Qm (kg/s)
Para calcular el caudal experimental se uso :
Para calcular la velocidad en A y en B se parte de la ecuación de Bernoulli y de la ecuación de continuidad, luego se remplazan las velocidades de la ecuación de continuidad en la de Bernoulli y se termina despejando la velocidad en los tramos A y B, de la siguiente manera.
√ √ Quedando como resultado final
Remplazando
(El mismo cálculo se efectúa en para calcular la velocidad en B solo que se cambian las áreas)
El coeficiente de descarga se calcula a partir del cociente entre el caudal experimental y el caudal teórico
El caudal en masa se obtiene como el producto del caudal experimental y la densidad del fluido
La diferencia de alturas entre A-B se calcula como el cociente entre la velocidad en B elevada al cuadrado y dos veces la gravedad
En la siguiente tabla se muestran los cálculos efectuados al orificio, en los cuales están el caudal teórico, caudal experimental, velocidades, coeficiente de descarga, número de Reynolds, diferencia de alturas. ORIFICIO Nº
Qt (m^3/s)
Qex (m^3/s)
he-fg (m)
Vf (m/s)
cd
Re
Va (m/s)
Va^2/2g (m)
Vb^2/2g (m)
He-Hf ( v2/2g)
1 2 3
8,462E-05
2,004E-05
0,01
0,4482
0,23681
5,90E+05
0,16207
0,0013394
0,0102
0,0200392
8,875E-05
4,292E-05
0,011
0,4701
0,48365
6,19E+05
0,23626
0,0028462
0,0113
0,0429246
1,628E-04
6,791E-05
0,037
0,8621
0,41721
1,14E+06
0,31904
0,0051901
0,0379
0,0679102
4 5 6 7 8 9
1,873E-04
7,773E-05
0,049
0,9921
0,41498
1,31E+06
0,38010
0,0073666
0,0502
0,0777336
2,190E-04
1,032E-04
0,067
1,1601
0,47112
1,53E+06
0,43640
0,0097105
0,0686
0,1031941
2,363E-04
1,195E-04
0,078
1,2517
0,50583
1,65E+06
0,47252
0,0113848
0,0799
0,1195457
2,882E-04
1,333E-04
0,116
1,5265
0,46249
2,01E+06
0,57302
0,0167423
0,1188
0,1332938
3,063E-04
1,738E-04
0,131
1,6222
0,56743
2,14E+06
0,61182
0,0190862
0,1342
0,1737921
3,244E-04
2,207E-04
0,147
1,7184
0,68035
2,26E+06
0,64576
0,0212627
0,1506
0,2207358
10
3,540E-04
2,559E-04
0,175
1,8749
0,72288
2,47E+06
0,70180
0,0251134
0,1792
0,2558999
Los ejemplos realizados anteriormente son exactamente iguales a estos, con la diferencia que cambian las áreas (en este caso será el área en E y el área en el orificio), las presiones serán en E y F). Los caudales se hayan de la misma forma:
Remplazando tenemos:
El caudal experimental se haya de la misma manera mediante la expresión razón por la cual es el mismo en las dos prácticas.
El coeficiente de descarga viene dado por la relación entre los caudales teóricos y los caudales experimentales
Flujo de masa de agua (kg/s)
0,020039188 0,042924596 0,067910177 0,077733633 0,103194103 0,119545726 0,133293839 0,173792145 0,220735786 0,255899915
altura L (m)
0,018 0,032 0,051 0,057 0,071 0,082 0,093 0,121 0,14 0,158
En esta tabla se toman en cuenta los valores del caudal en masa calculados para el Venturi, y se aplican a la altura del caudal pasada a metros.
CUESTIONARIO
VENTURI:
Obtener expresión teórica de la descarga, por medio de las ecuaciones de energía y continuidad. Partiendo de la ecuación de energía y continuidad en unos puntos 1 y 2,
[ ] ⁄ ⁄ [ ] + * ⁄
Reduciendo algebraicamente:
Pero
entonces:
Como el tubo de Venturi esta horizontal el coeficiente de descarga C:
y eliminando hL, incluimos
Como
* ⁄ + * ⁄ +
tenemos que:
Calcular los valores de Q teórico para el conjunto de datos tomados en la práctica. N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Qt
5,17E-05 7,54E-05 1,02E-04 1,21E-04 1,39E-04 1,51E-04 1,83E-04 1,95E-04 2,06E-04 2,24E-04
Hallar expresión para el flujo de masa "m TEÓRICO" (kg / seg). Con Ecuación ρ = m / V. Como el Flujo másico está definido como la magnitud que expresa la variación de la masa en el tiempo o con respecto a este, se despeja la masa en la ecuación de la densidad, y se deriva con respecto al tiempo.
La variable dV/dt es el cambio de la cantidad de fluido que pasa por unidad de tiempo, se toma como el Caudal (Q) del flujo, convirtiéndose la ecuación en:
Como en la ecuación del caudal es igual a Q=A. V donde, A es el Área y V es la Velocidad lineal promedio; la ecuación del flujo d masa se convierte finalmente en:
Donde, m= Flujo másico, ρ= Densidad del fluido, V= Velocidad del fluido, A= Área del tubo corriente.
Calcular los valores de m TEÓRICO para el conjunto de datos tomados en la práctica. N°
Qt(m^3/s)
Qm (kg/s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
5,1716E-05 7,5388E-05 0,0001018 0,00012128 0,00013925 0,00015078 0,00018284 0,00019522 0,00020605 0,00022394
0,020039188 0,042924596 0,067910177 0,077733633 0,103194103 0,119545726 0,133293839 0,173792145 0,220735786 0,255899915
Obtener los valores de caudal experimental tomados con el banco hidráulico. N° 1 2 3 4 5 6
Qex (m^3/s)
2,00392E-05 4,29246E-05 6,79102E-05 7,77336E-05 0,000103194 0,000119546
0,000133294 0,000173792 0,000220736 0,0002559
7 8 9 10
Graficar Qexp. contra Q coeficiente de descarga.
teórico,
hallar la regresión lineal e indicar el valor del
Qteo vs Qexp 3.00E-04 y = 0.7278x + 6E-05 R² = 0.9262
2.50E-04 ) s / 2.00E-04 3 ^ m ( . 1.50E-04 P X E . 1.00E-04 Q
5.00E-05 0.00E+00 0.000E+00 5.000E-05 1.000E-04 1.500E-04 2.000E-04 2.500E-04 3.000E-04 Q. TEORICO (m^3/s)
Indicar el valor del Coeficiente de descarga, Q exp. = Cd * Q Q
Qt
1 2 3 4 5 6 7 8 9
5,1716E-05 7,5388E-05 0,0001018 0,00012128 0,00013925 0,00015078 0,00018284 0,00019522 0,00020605
Qex (m^3/s)
2,00392E-05 4,29246E-05 6,79102E-05 7,77336E-05 0,000103194 0,000119546 0,000133294 0,000173792 0,000220736
teórico.
Cd
0,387485776 0,569380249 0,667074997 0,640919183 0,741073918 0,792866818 0,729005358 0,890222079 1,071251717
10 0,00022394
0,0002559 1,142734018
Graficar Qexp contra la diferencia de alturas manométrica (hA-hB). hallar la regresión potencial. Indicar el valor del coeficiente de descarga por este medio.
Ha-Hb vs Q exp 3.000E-04 ) s / 2.500E-04 3 ^ 2.000E-04 m ( ( . 1.500E-04 P X 1.000E-04 E . Q 5.000E-05
y = 0.0011x 0.8122 R² = 0.9828
0.000E+00 0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
ha-hb (mm)
Elaborar la curva de calibración del Venturi con Cd vs Re comparar con curva estándar y concluir.
Cd vs Re 1.20000 1.00000 0.80000 R0.60000
0.40000 0.20000 0.00000 0.00E+00
5.00E+05
1.00E+06
1.50E+06 CD
ORIFICIO:
2.00E+06
2.50E+06
Obtener la expresión teórica de la descarga, por medio de las ecuaciones de energía y continuidad. Atendiendo a la anterior Figura, la carga H sobre el orificio se mide del centro del orificio a la superficie libre del líquido. Se supone que la carga permanece constante y que el depósito está abierto a la atmósfera. La ecuación de Bernoulli, aplicada desde un punto 1 en la superficie libre hasta el centro de la vena contracta, punto 2, establece que:
(1) En este caso, las presiones p1 y p2, son iguales a la presión atmosférica local que se toma como referencia. Generalmente, la velocidad en la superficie libre, v1, es suficientemente pequeña, dada la gran sección del depósito, para poder despreciarla frente al resto de términos. Si además tomamos el punto 2 como punto de referencia de elevación, entonces . Con todo esto, la ecuación (1), se escribe como:
(2) Que es la expresión del teorema de Torricelli.
La expresión (2) proporciona únicamente la velocidad teórica, ya que se desprecian las pérdidas entre los dos puntos. El cociente entre la velocidad real, vR, y la teórica, v, recibe el nombre de coeficiente de velocidad Cv , es decir: (3) Y por lo tanto:
(4)
Calcular los valores de QTeórico para el conjunto de datos tomados en la práctica. Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Qt (m^3/s)
8,462E-05 8,875E-05 1,628E-04 1,873E-04 2,190E-04 2,363E-04 2,882E-04 3,063E-04 3,244E-04 3,540E-04
Con la siguiente ecuación se hallaron los valores:
Hallar expresión para el flujo de masa "m TEÓRICO" (kg / s). Con Ecuación ρ = m / V.
En un tubo, como el de la Figura, por el que circula un fluido incompresible, al aplicar el teorema de Bernoulli en los puntos 1 y 2, resulta: Considerando el hecho de que las presiones en estos dos puntos deben ser iguales, entonces tenemos que:
Considerando que el flujo volumétrico debe ser el mismo a lo largo de toda la tubería también contamos con la ecuación.
Combinando esta ecuación con la ecuación de Bernoulli podemos encontrar:
Conociendo esta velocidad el flujo volumétrico es el producto de esta velocidad por el área de la sección transversal del tubo:
Obtener los valores de caudal experimental tomados con el banco hidráulico.
Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Qex (m^3/s)
2,00392E-05 4,29246E-05 6,79102E-05 7,77336E-05 0,000103194 0,000119546 0,000133294 0,000173792 0,000220736 0,0002559
Se halla mediante la siguiente ecuación:
Graficar Q experimental contra Q teórico, hallar la regresión lineal e indicar el valor del coeficiente de descarga.
Qteo-Qexp 3.000E-04 y = 0.7695x - 5E-05 R² = 0.9141
2.500E-04 ) s / 2.000E-04 3 ^ m ( . 1.500E-04 P X E . Q 1.000E-04
5.000E-05 0.000E+00 0.000E+005.000E-051.000E-041.500E-042.000E-042.500E-043.000E-043.500E-044.000E-04 Q. TEORICO (m^3/s)
Indicar el valor del Coeficiente de descarga, Q exp. = Cd * Q teórico. Nº
CD
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0,23680861 0,48364561 0,4172068 0,41498109 0,4711236 0,50582948 0,46248586 0,56742945 0,68034854 0,72288381
Graficar Q experimental contra la diferencia de alturas manométrica (hA-hB). hallar la regresión potencial. Indicar el valor del coeficiente de descarga por este medio.
Hf-He vs Qexp 3.000E-04 y = 0.0008x 0.7353 R² = 0.9374
) 2.500E-04 s / 3 2.000E-04 ^ m ( . 1.500E-04 P X E 1.000E-04 . Q 5.000E-05
0.000E+00 0
0.05
0.1
0.15
0.2
HF-HE (mm)
Observando en la gráfica podemos deducir que la pendiente corresponde al coeficiente de descarga.
Elabore la curva de calibración del orificio con Cd vs Re comparar con curvas estándar y concluir.
Cd vs Re 0.80000 0.70000 0.60000 0.50000 E 0.40000 R 0.30000 0.20000 0.10000 0.00000 0.00E+00
5.00E+05
1.00E+06
1.50E+06 C
ROTAMETRO:
2.00E+06
2.50E+06
3.00E+06
Hacer una curva de calibración del rotámetro graficando flujo de masa de agua (Kg/s)(X) contra la altura “L” (Y).
Flujo de agua en masa 0.18 y = 0.6017x + 0.0092 R² = 0.9938
0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
Obtener la expresión de las pérdidas por medio de la ecuación de energía entre los puntos (H) e (I) y calcularlas expresadas también en términos de la cabeza de energía cinética a la entrada.
( )() ()() (
PREGUNTAS
¿A través de su práctica podría afirmar que la pérdida de la cabeza en esta sección es casi independiente de la descarga?
Debido a que los rotámetros se basan en la medición del desplazamiento vertical de un elemento, cuya posición de equilibrio depende del caudal circulante que corresponde a un cambio en el área del orificio del pasaje del fluido de modo que la diferencias de presiones permanece prácticamente constante, debido a esto se podría decir que es casi independiente ya que el rotámetro depende directamente de la apertura de la válvula del sistema, mientras que la perdida de cabeza se mide con el medidor de caudal.
¿Consideran ustedes que el valor de la diferencia manométrica en esta sección tiende a permanecer constante?
No, dado que a medida que se aumenta el peso y se da más altura al rotámetro las lecturas manométricas varían unas tienden a aumentar y las otras a disminuir.
Indiquen el principio o los principios con que funciona el rotámetro.
El principio de funcionamiento de los rotámetros se basa en el equilibrio de fuerzas que actúan sobre el flotador. Las fuerzas que actúan sobre el flotador son tres y de naturaleza distinta: • Fuerza de origen aerodinámico o resistencia aerodinámica, D actuando hacia arriba. • Fuerza de Arquímedes o empuje hidrostático, E también actuando hacia arriba. • Fuerza gravitatoria o peso W actuando hacia abajo. En condiciones de estabilidad, el flotador se mantiene a una altura constante, y el equilibrio de fuerzas es tal que la suma de la resistencia aerodinámica D y el empuje hidrostático E equilibran al peso W, pudiendo plantearse la siguiente ecuación de equilibrio:
.
ANALISIS DE RESULTADOS
La relación dmactual/dt = CA2{r(p1-p2)}0.5{1-(A2/A1)}-0.5, que representa el caudal másico actual donde A 2 es el área de la contracción y A 1 , la de la entrada y la diferencia de presiones se ha tomado en (1) (entrada) y en 2 (justo a la salida de la contracción qué podemos escribir mejor como dmactual/dt = KA 2{r(p1-p2)}0.5 nos conocer qué tanto de caudal está pasando realmente. Teóricamente la relación que existe entre el caudal teórico y el caudal experimental varia notablemente, y tomando como punto de partida las explicaciones dadas por el ingeniero en la clase de hidráulica, el caudal experimental generalmente va a ser menor que el caudal teórico.
CONCLUSIONES
Para el tubo de Venturi, mediante los cálculos se obtuvo un coeficiente de descarga promedio de 0.6196 y el dato dado en laboratorio es de 0.601, por lo que podemos concluir que se acerca y la diferencia entre ellos es mínima. Podemos observar que, de la relación anterior para el flujo másico actual, las diferencias de presiones son proporcionales al caudal. Durante el desarrollo del laboratorio se pudieron presentar errores que afectaran la medida del caudal, como: el despreciar el estado del líquido con que se contó, las visibilidad que se tenía en la toma de datos no era precisa, ya que el líquido en no permanecía en estado estático. De los resultados obtenidos se puede concluir que un diseño adecuado y una buena construcción evitará problemas en el comportamiento del líquido,
obteniéndose resultados óptimos al momento de medir caudal sobre dicha estructura, inclusive permitiendo el paso de cualquier objeto flotante que podría causar problemas en la adquisición de datos.
La relación del coeficiente de descarga y el número de Reynolds depende solo de la velocidad del fluido, ya que todas las demás variables son en realidad constantes. Por lo cual existe entre ambos valores una relación logarítmica. Tener en cuenta que los Medidores de Flujos son dispositivos, el cual pueden ser utilizado en muchas aplicaciones tecnológicas y aplicaciones de la vida diaria, en donde conociendo su funcionamiento y su principio de operación se puede entender de una manera más clara la forma en que este nos puede ayudar para solventar o solucionar problemas o situaciones con las cuales son comunes. El rotámetro es indispensable para medir caudales, tanto de líquidos como de gases que trabajan con un salto de presión constante. Basándose en la medición del desplazamiento vertical de un “elemento sensible”, cuya posición de equilibrio depende del caudal circulante que conduce simultáneamente.
BIBLIOGRAFIA
Claudio Mataix," MECÁNICA DE FLUIDOS Y MÁQUINAS HIDRÁULICAS", 1970 por ediciones del castillo S.A. Ronald V. Giles," MECÁNICA DE LOS FLUIDOS E HIDRÁULICA",1991 Serie Schaum. División de Ingeniería de Crane, " FLUJO DE FLUIDOS EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERÍAS",1992 derechos reservados. Capítulo 2.