UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA
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TEMA:
Primera Experiencia: Medición del Caudal CURSO:
Laboratorio de Mecánica de Fluidos PROFESOR:
Juan Palomino Correa ALUMNOS:
Abanto Cordova David. Granda Vilela Gabriel.
BELLAVISTA - CALLAO
2011
INDICE
UNIVER IDAD NAC IONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIER A MEC NICA -ENER GÍA
TEM
Pág
¡
C R TUL ---------------------------------------------------------------------- ----------------------------- 1 ¡
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INDICE ----------------------------------------------------------------------------- -------------------------- 2 1.INTRODUCCION --------------------------------- ------------------------------- ----------------------- 3 2. FORMUL CIÓN DEL PROBLEM -------------------------------------------- --------------------------3 ¢
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3. OBJETIVOS--------------------------------------------------------- --------------- ------------------ -------3 3.1.Obje v Principal------------------------------------------------------------------------------3 3.2.Obje iv s Sec ndarios------------------------------------------------------------------------ 3 £
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4.
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M TERI LES Y MÉTODOS---------------------------------------------------------------------------4 4.1. Equipos e Ins rumentos---------------------------------------------------------------------4 Probeta Graduada------------------------------------------------------ -----------------------4 Graví metro de banco hidráulico------------------------------------- ---------------------- 4 Termómetro------------------------------------------------------------------------------------ 5 Cronómetro------------------------------------------------------------------------------------ 5 4.2. Procedimientos------------------------------------------------------------------------------ 5 Ensayo de flujo volumétrico-------------------------------------------------------------- 5 Ensayo de flujo gravimétrico--------------------------------------------------------------- 6 4.3. nálisis y métodos de cálculo-------------------------------------------------------------- 7 Ensayo de flujo volumétrico----------------------------------------------------------------- 7 Ensayo de flujo gravimétrico------------------------------------- --------------------------- 8 ¢
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5.
RESULT DOS--------------------------------------- -------------------------------------------- -------- 9 5.1. Tabulación de resultados y gráficos------------------------------------------------------ 9 ¢
6. CONCLUSIONES--------------------------------------------------------------------------------------- 10 7. RECOMEND CIONES-------------------------------------------------------------------------------- 10 ¢
8. BIBLIOGR FÍA----------------------------------------------------------------------------------------- 10 ¢
9. ANEXOS---------------------------------------- -------------------------------------- ------------------ 11
1) Introducción:
UNIVER SIDAD NAC IONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIER ÍA MEC NICA -ENER GÍA Las mediciones de caudal se debe hacer en plantas quí micas, refinerí as, centrales eléctricas, y cualquier otro lugar donde la calidad del producto el rendimiento de la planta depende de tener una precisión del caudal. Las mediciones de flujo también estarán en nuestra vida cotidiana en la dosificación de agua y gas natural en nuestros hogar es y la gasolina en nuestros autos. En este experimento se medirá el flujo de agua en el laboratorio de mecánica de fluidos en el banco gravimétrico entre las mediciones que normalmente se llevan a cabo en un fluido que circula por un conducto cerrado se tiene la del gasto, para lo cual existen varios métodos a saber: métodos directos, indirectos, gravimétricos, volumétricos, electrónicos y electromagnéticos. Por e jemplo, un método directo para medir un gasto en un flujo dado consiste en determinar el volumen o el peso del fluido que pasa por una sección en un intervalo de tiempo especí fico. Los métodos indirectos para medir el gasto suelen requerir la determinación de una carga manométrica, una dif erencia de presiones o la velocidad en varios puntos de una sección transversal, para que posteriormente con base a estos datos, se calcule el gasto buscado. Los métodos más precisos son los gravimétricos o los volumétricos, en los cuales el peso o el volumen del fluido se miden mediante balanzas apropiadas que en este caso es un (banco gravimétrico) o por medio de un tanque aforado de acuerdo con un intervalo de tiempo que se mide con un cronómetro.
2)Formulación
del problema:
Calcular el caudal de un lí quido que en este caso es el agua por el método gra vimétrico y volumétrico y contrastar con la base teorí a. 3)
Objetivos: 3.1. y
Familiarizarse con los métodos de medición de caudal de fluidos que en este caso es el (agua) incompresibles en conductos cerrados.
3.2. y
y
4)
Objetivo Principal
Objetivos específicos
Analizar comparativamente la eficiencia de los instrumentos o métodos empleados para la medición del caudal. Analizar los errores que se dan en el momento de realizar los experimentos en el laboratorio y contrastar con el argumento teórico.
Materiales y métodos:
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA 4.1. Equi
ei
Probeta
umentos
graduada, 2000 ml
Especi icaciones
Ref.: 11636320 Clase B Tolerancia ± 20 ml Con pico y base hexagonal Graduación cada 20 ml DIN 12680, ISO 4788
Gravimétrico
de banco hidráulico
Condiciones de funcionamiento
Entorno de funcionamiento: Laboratorio de medio ambiente Temperatura de almacenamiento: -25 º C a +55 º C (al momento de embalaje para el transporte) R ango
de temperatura:
5 º C a +40 º C Servicios
Esenciales
Suministro eléctrico: Monofásico, puesta a tierra de suministro eléctrico, 220/240 VAC, 50 Hz, o 110 / 120 VAC, 60 Hz a 200 W El espacio del piso es necesario: Aproximadamente 2,5 m x 1,5 m de suelo firme y parejo, Especif icaci n
Superficie útil dimensiones: 1200 mm x 760 mm x 1100 mm Bolsas de dimensiones y peso: 1,65 m3 y 158 g La precisión típica de medición de caudal: 2% Otras
partes:
Capacidad del depósito: 160 litros Pesar Capacidad del depósito: 40 litros Suspensión pesos: seis pesos, cada uno de 2 kg Capacidad de la bomba: de 0 a 60 litros / minuto a la cabeza de 1,5 m Accesorios
(incluidos):
Aditivo en el agua y la hoja de Todas las tuberías necesarias y abrazaderas de tubos
Termómetro
Cronómetro
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4.2. Procedimiento Ensayo de Flujo Volumétrico:
1. Preparación para la realización de la experiencia y los instrumentos para el ensayo
2. Realización dela exp eriencia registrando los datos de la misma (tiempo)
Ensayo de Flujo Gravimétrico:
3. Finalizado la experiencia se mide el volumen con la
probeta y luego se mide la temp eratura del agua
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1. Preparación de los instrumentos a usar y luego se abre la válvula para de jar qu e fluya el agua hacia el Tanque para posteriormente calcular el peso de esta.
3. Luego al llegar a la marca del banco se coloca una pesa con suavidad se baja la palanca para poner las masas al nivel de ref erencia y tomar de nuevo los datos
4.3. Tabulación
2. Luego nos fijamos en el nivel de ref erencia en el tanque para poder medir el tiempo hasta que llega a la marca del banco.
4. Luego se mide el tiempo que llega las masas a la marca del banco y se prosigue con este procedimiento hasta obtener el número de datos necesarios.
UNIVER SIDAD NAC IONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIER ÍA MEC NICA -ENER GÍA N° Volumétrica T(s) V(cc)
Gravimétrica T(s) Pesos (2 Kg) 74 1 156 2 242 3 26 1 55 2 84 3 14 1 31 2 47 3 9 1 21 2 33 3
1
10
2
5
3
3
4
3
4.4.
Análisis y métodos de cálculo
955 1002 980 1580 1560 1510 1440 1470 1490 1910 1700 1900
Ensayo de Flujo Volumétrico:
Para este ensayo se tomara la ecuación del flujo del agua con respecto al tiempo ( ), y se recogerán los datos obtenidos durante la experiencia para realizar los cálculos, luego se promedian los resultados pues en el ensayo se han incluido ciertos errores (por error del alumno o por el margen de error que ofrece el instrumento)y finalmente se obtiene un valor promedio para el flujo que luego será comparado con el resultado obtenido por el ensayo del flujo gravimétrico. A)
ara el rimer ensayo:
= 955 cc/10s = 95.5 cc/s = 1002 cc/10s = 100.2 cc/s = 980 cc/10s = 98.0 cc/s B)
ara el segundo ensayo:
= 1580 cc/5s = 316 cc/s = 1560 cc/5s = 312 cc/s = 1510 cc/5s = 302 cc/s C)
ara el tercer ensayo:
= 1440 cc/3s = 480 cc/s = 1470 cc/3s = 490 cc/s
UNIVER SIDAD NAC IONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIER ÍA MEC NICA -ENER GÍA = 1490 cc/3s = 497 cc/s D)
ara el cuarto ensayo:
= 1910 cc/3s = 637 cc/s = 1700 cc/3s = 567 cc/s = 1900 cc/3s = 633 cc/s
Ensayo de Flujo Gravimétrico:
Para este análisis se realizarán los cálculos mediante la siguiente ecuación
obtenida al hacer el equilibrio en la marca del dispositivo, esto nos lleva a buscar la densidad del agua, y como esta depende de la temperatura después de la experiencia se tomara la temperatura y por tablas se obtendrá la densidad del agua para realizar los cálculos, la cual dio una temperatura de 22°C lo que lleva a una densidad aproximada a 998 Kg/m3 A)
ara el rimer ensayo:
B)
ara el tercer ensayo:
ara el segundo ensayo:
D)
C)
ara el cuarto ensayo:
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5)
de resultados y gráficos
±
95.5
81.2
100 98 316 312 302 480 490
73.3
97.9
74.8
23.6
310
215
30.6%
489
386
21.1%
497
376
637
668
567
501
612
567
7.35%
633
501
1
2
3
4
Primer
!
Resultados
5.1. Tabulación N°
nsa o
ercer nsa o
% de error
%
69.9 231 207 207 429 354
Se undo nsa o
Cuarto
nsa o
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Conclusiones
Con los datos obtenidos en el laboratorio, se obtuvieron los valores de los caudales volumétrico y gra vimétrico, los cuales dif erí an por un gran margen de error lo cual concluye que hubo fallas a la hora de medir el caudal. Esto indica que se introdujeron errores a la hora de medir los caudales los cuales produjeron esta dif erencia de resultados; los cuales se menciona a continuación: Al momento de medir el flujo gravimétrico no se consideró el peso del tanque que contení a el agua y del peso de los aparatos que los sujetaban al momento de calcular el volumen del agua en el intervalo de tiempo medido, además al momento que en tanque subí a de nivel la válvula de jaba salir el agua lo cual hacia variar un poco el volumen del agua del tanque aparte de las fugas que este tení a y también la po ca precisión al momento de hace el ensayo en el intervalo de poner las pesas y tomar el tiempo promedio en el cronometro. También al momento de medir el flujo volumétrico se introdujo algunos errores al aproximar el volumen del agua en el intervalo de tiempo medido, además cuando el flujo se incrementó salpico un poco del fluido lo cual hizo variar un poco al volumen medido. Esto además del margen de error de los dispositivos usados hacen que los caudales medidos varíen en esas proporciones en vez de mostrar valores más cercanos entre si, al medir un mismo caudal por dos métodos dif erentes.
7) Recomendaciones
Tener en cuenta los pesos de los dispositivos a la hora d e tomar los datos en el método gravimétrico. Realizar me joras al banco hidráulico para evitar fugas que perjudiquen los resultados de la experiencia. Tener más cuidado al momento de tomar las medidas del volumen en el ensayo volumétrico para no introdu cir errores de medición.
8)Bibliografía
Mecánica de Fluidos de Robert L. Mott Mecánica de Fluidos: Fundamentos y aplicaciones de Cengel y Cimbala Robert W. Fox y Alan T. McDonald, Introducción a la Mecánica de Fluidos, Cuarta Edición, Mc Graw Hill, México, 1995.
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA 9) Anexos
Tabla
de propiedades del agua del libro de Mecánica de f luidos sexta edición de Robert L. Mott