informe n°1

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA-ENERGÍA

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

LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

2


INDICE

TEMA Pág

CARATULA --------------------------------------------------------------------------------------------------- 1

INDICE ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2

1. INTRODUCCION --------------------------------------------------------------------------------------- 3

2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA---------------------------------------------------------------------- 3

3. OBJETIVOS------------------------------------------------------------------------------------------ -------33.1. Objetivo Principal------------------------------------------------------------------------------ 33.2. Objetivos Secundarios------------------------------------------------------------------------ 3

4. MATERIALES Y MÉTODOS--------------------------------------------------------------------------- 44.1. Equipos e Instrumentos--------------------------------------------------------------------- 4

Probeta Graduada----------------------------------------------------------------------------- 4Gravímetro de banco hidráulico----------------------------------------------------------- 4Termómetro------------------------------------------------------------------------------------ 5Cronómetro------------------------------------------------------------------------------------ 5

4.2. Procedimientos------------------------------------------------------------------------------ 5Ensayo de flujo volumétrico-------------------------------------------------------------- 5Ensayo de flujo gravimétrico--------------------------------------------------------------- 6

4.3. Análisis y métodos de cálculo-------------------------------------------------------------- 7Ensayo de flujo volumétrico----------------------------------------------------------------- 7Ensayo de flujo gravimétrico---------------------------------------------------------------- 8

5. RESULTADOS------------------------------------------------------------------------------------------- 95.1. Tabulación de resultados y gráficos------------------------------------------------------ 9

6. CONCLUSIONES--------------------------------------------------------------------------------------- 10

7. RECOMENDACIONES-------------------------------------------------------------------------------- 10

8. BIBLIOGRAFÍA----------------------------------------------------------------------------------------- 10

9. ANEXOS------------------------------------------------------------------------------------------------ 11


3


1) Introducción:

Las mediciones de caudal se debe hacer en plantas químicas, refinerías, 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 hogares 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 ejemplo, 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 específico.

Los métodos indirectos para medir el gasto suelen requerir la determinación de una carga manométrica, una diferencia 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 líquido que en este caso es el agua por el método gravimétrico y volumétrico y contrastar con la base teoría.

3) Objetivos:

3.1. Objetivo Principal

Familiarizarse con los métodos de medición de caudal de fluidos que en este caso es el (agua) incompresibles en conductos cerrados.

3.2. 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.


4


4) Materiales y métodos:

4.1. Equipos e instrumentos

Probeta graduada, 2000 ml

Especificaciones

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) Rango 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, Especificación 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


5


Termómetro Cronómetro

4.2. Procedimiento

Ensayo de Flujo Volumétrico :


3. Finalizado la experiencia se mide el volumen con la probeta y luego se mide la temperatura del agua

2. Realización dela experiencia registrando los datos de la misma (tiempo)

1. Preparación para la realización de la experiencia y los instrumentos para el ensayo

6


Ensayo de Flujo Gravimétrico:


2. Luego nos fijamos en el nivel de referencia en el tanque para poder medir el tiempo hasta que llega a la marca del banco.

1. Preparación de los instrumentos a usar y luego se abre la válvula para dejar que fluya el agua hacia el Tanque para posteriormente calcular el peso de esta.

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.

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 referencia y tomar de nuevo los datos

7


4.3. Tabulación

N° Volumétrica GravimétricaT(s) V(cc) T(s) Pesos (2

Kg)1 10 955 74 1

1002 156 2980 242 3

2 5 1580 26 11560 55 21510 84 3

3 3 1440 14 11470 31 21490 47 3

4 3 1910 9 11700 21 21900 33 3

4.4. Análisis y métodos de cálculo

Ensayo de Flujo Volumétrico:

Para este ensayo se tomara la ecuación del flujo del agua con respecto al tiempo (V̇=v / t ), 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) Para el Primer ensayo:

V̇ 1 = 955 cc/10s = 95.5 cc/s

V̇ 2 = 1002 cc/10s = 100.2 cc/s

V̇ 3 = 980 cc/10s = 98.0 cc/s

B) Para el segundo ensayo:

V̇ 1= 1580 cc/5s = 316 cc/s

V̇ 2= 1560 cc/5s = 312 cc/s

V̇ 3= 1510 cc/5s = 302 cc/s

C) Para el tercer ensayo:

V̇ 1= 1440 cc/3s = 480 cc/s


8


V̇ 2= 1470 cc/3s = 490 cc/s

V̇ 3= 1490 cc/3s = 497 cc/s

D) Para el cuarto ensayo:

V̇ 1= 1910 cc/3s = 637 cc/s

V̇ 2= 1700 cc/3s = 567 cc/s

V̇ 3= 1900 cc/3s = 633 cc/s

Ensayo de Flujo Gravimétrico:

Para este análisis se realizarán los cálculos mediante la siguiente ecuación ˙

V̇=3×Mmasast × ρ

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) Para el Primer ensayo:

V̇ 1=3×2Kg

998Kg

m3 ×74 s=81.2cc /s

V̇ 2=3×2Kg

998Kg

m3 ×82 s=73.3cc /s

V̇ 3=

3×2Kg

998Kg

m3 ×86 s=69.9cc /s

B) Para el segundo ensayo:

V̇ 1=3×2Kg

998Kg

m3 ×26 s=231cc / s

V̇ 2=3×2Kg

998Kg

m3 ×29 s=207cc / s

V̇ 3=

3×2Kg

998Kg

m3 ×29 s=207cc /s

C) Para el tercer ensayo:


9


V̇ 1=3×2Kg

998Kg

m3 ×14 s=429cc /s

V̇ 2=3×2Kg

998Kg

m3 ×17 s=354 cc /s

V̇ 3=

3×2Kg

998Kg

m3 ×16 s=376 cc /s

D) Para el cuarto ensayo:

V̇ 1=3×2Kg

998Kg

m3 ×9 s=668cc /s

V̇ 2=3×2Kg

998Kg

m3 ×12 s=501cc /s

V̇ 3=

3×2Kg

998Kg

m3 ×12 s=501cc /s

5) Resultados

5.1. Tabulación de resultados y gráficos

N° ˙V̇ volumetrico(cc / s)

˙V̇ gravimetrico(cc / s)

˙V̇ volumétricopromedio(cc / s)

V̇ gravimetricopromedio(cc / s) % de error

1 95.5 81.297.9 74.8 23.6 %100 73.3

98 69.92 316 231

310 215 30.6%312 207302 207

3 480 429489 386 21.1%490 354

497 3764 637 668

612 567 7.35%567 501633 501


Segundo EnsayoPrimer Ensayo

10


6) Conclusiones

Con los datos obtenidos en el laboratorio, se obtuvieron los valores de los caudales volumétrico y gravimétrico, los cuales diferían 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 diferencia de resultados; los cuales se menciona a continuación:

Al momento de medir el flujo gravimétrico no se consideró el peso del tanque que contenía 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 subía de nivel la válvula dejaba salir el agua lo cual hacia variar un poco el volumen del agua del tanque aparte de las fugas que este tenía y también la poca 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 diferentes.

7) Recomendaciones

Tener en cuenta los pesos de los dispositivos a la hora de tomar los datos en el método gravimétrico.


11


Realizar mejoras 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 introducir 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.

9) Anexos


12


Tabla de propiedades del agua del libro de Mecánica de fluidos sexta edición de Robert L. Mott


informe n°1

Documents