P1-AFORO

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”

COL. ZACATENCO

ACADEMIA DE DE HIDRAULICA HIDRAULICA

TUBERIAS Y CANALES

PRACTICA DE LABORATORIO AFORADORES AFORADORES DE GASTOS GASTOS EN TUBERIAS TUBERIAS

PROFESORA ROSARIO MENDOZA GONZALES

ALUMNO SERGIO CALDERON CABALLERO 2012310129

GRUPO 05CM08

SEPTIEMBRE, 2013

AFORADORES DE GASTOS EN TUBERIAS

OBJETIVO: Definir la importancia de los aforadores de gasto en tuberías y calibrar experimentalmente un venturímetro y un diafragma.


MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO

Cantidad

material/sustancia

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Mesa Hidrodinámica

---

Venturímetro

---

Diafragma

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Cubeta graduada

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Vaso graduado

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Flexómetro

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Termómetro

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Cronometro


CONSIDERACIONES TEORICAS El gasto en la sección de una tubería se puede medir indirectamente con dispositivos de aforo, en el sitio en el que se desea conocer. Los más comunes son los venturímetro y diafragmas, donde es necesario llevar un control de los gastos, como en el caso de redes de abastecimiento de agua. Venturímetro. Consiste en producir un estrangulamiento en la sección transversal de la tubería, el cual modifica las presiones. Con la medición de ese cambio es posible conocer el gasto que circula por la sección; el estrangulamiento de esta es muy brusco, pero la ampliación hasta la sección original es, por el contrario, gradual.

Donde: Q= gasto o caudal (m3/seg) A2= Área de la contracción del diafragma (m2) A1= Área mayor del diafragma (m2) Ac= Área de la garganta del venturímetro (m2) P1-P2/ɣ = Diferencia de las cargas de presión (m). Cv= coeficiente de descarga del venturímetro. Cd= Coeficiente de descarga del diafragma. G= Aceleración de la gravedad (m/s2)


Diafragmas. En tuberías donde se permita una gran pérdida de energía para efectuar el aforo, se puede utilizar un diafragma para estrangular la sección. Este consiste en una placa, donde se practica un orificio de área A0 , la cual se inserta dentro de la tubería en la sección deseada. La modificación en las velocidades ocasiona un cambio de presiones, antes y después del diafragma, cuyo valor determina el gasto.

Donde: Q= gasto o caudal (m3/seg) A2= Área de la contracción del diafragma (m2) A1= área mayor del diafragma (m2) Ac= Área de la garganta del venturímetro (m2) P1-P2/ ɣ = Diferencia de las cargas de presión (m). Cv= coeficiente de descarga del venturímetro. Cd= Coeficiente de descarga del diafragma. G= Aceleración de la gravedad (m/s2)


DESARROLLO Empezamos nuestra práctica de laboratorio, con la observación de los diferentes tipos de venturímetros y diafragmas que el laboratorio de hidráulica había elaborado para sus experimentos, había de diferentes materiales como son: acrílico, resina, entre otros.

Después de dicha observación, pasamos a la mesa hidrodinámica que es donde realizamos todo la práctica de laboratorio. En esta, en una serie de tuberías de 1” de

diámetro, colocamos primeramente el venturímetro que se eligió, el cual tenía un diámetro de ½” y se hicieron las conexiones de pequeñas tuberías para la medición en el panel de sensores.


La primera tubería se colocó en la entrada de corriente del flujo del venturímetro, y la segunda conexión se colocó en el tubo que estaba después de la reducción para así tomar las presiones.

Después de esto procedimos a colocar los gastos marcados en la tabla para así calcular el

incremento de presiones, esto se podía observar en el gabinete de display de la misma mesa.


Empezando con el gasto de 18 litros por segundo, checamos que el incremento fue de 43 milibares. Sabiendo que un milibar es igual a un cm columna de agua, pudimos hacer la

conversión.

Del mismo modo se realizó para cada gasto propuesto que se quería analizar, obteniendo los resultados que en la tabla posterior se enmarcan. Además al término de todos los registros de gastos checados, pasamos a observar la temperatura a la cual el fluido se analizaba, la cual era de 19°C.

Con estos datos ya en mano podemos calcular el coeficiente de descarga del venturímetro (Cv), la velocidad expresada en metros sobre segundos, para esto fue necesario convertir las unidades que


veníamos expresando al sistema MKS. Después calculamos el número de Reynolds, y también nos pudimos dar cuenta en que régimen se encontraba mediante el mismo. Al término de los cálculos sobre el venturímetro, pasamos a colocar el diafragma, que tenía un diámetro de ½”. La cual al igual que el venturímetro checamos cada gasto propuesto a analizar y tomamos nota del incremento de presiones del gabinete de display.

De la misma forma, al término de los análisis de los gastos tomamos la temperatura del agua; la cual fue de 20°C. Ya con estos resultados, pudimos hacer el llenado de la tabla que a continuación viene, donde calculamos velocidad, Reynolds y el régimen.

Ensayo 1 2 3 4 5

Ensayo 1 2 3 4 5

Δh(milibar)

Δh(m)

43 29 19 14 9

0.43 0.29 0.19 0.14 0.09

Δh(milibar)

Δh(m)

31 25 18 14 11

0.31 0.25 0.18 0.14 0.11

TABLA DE CALCULO DEL VENTURIMETRO Q(lt/min) Q(m3/s) Cv T(s) 18 0.0003 0.81326823 19 16 0.00026667 0.88027124 19 14 0.00023333 0.95158319 19 12 0.0002 0.95019503 19 10 0.00016667 0.98758452 19

V(m/s) 2.38 2.12 1.85 1.59 1.32

Re 29243.8058 25994.4941 22745.1823 19495.8706 16246.5588

Régimen turbulento turbulento turbulento turbulento turbulento

TABLA DE CALCULO DEL DIAFRAGMA Q(lt/min) Q(m3/s) Cd T(s) 18 0.0003 0.8366366 20 16 0.00026667 0.82812364 20 14 0.00023333 0.85395893 20 12 0.0002 0.82997007 20 10 0.00016667 0.7802771 20

V(m/s) 2.38 2.12 1.85 1.59 1.32

Re 30027.8999 26691.4666 23355.0333 20018.6 16682.1666

Régimen turbulento turbulento turbulento turbulento turbulento


CUESTIONARIO

1.- ¿Qué entiende por aforo del gasto en una tubería? Es el método para conocer la variación del caudal que fluye por una determinada sección.

2.- ¿Qué entiendes por coeficiente de gasto? Es un factor adimensional que permite conocer el gasto y que relaciona la diferencia de altura (Δh) o presión (ΔP) entre la entrada y salida de la tubería.

3.- Explica las causas de que la presión en la sección (2) sea menor a la presión de la sección (1) en el venturímetro y en el diafragma. Ya que después de la brusca reducción aparece un estilo de liberación de energía, esto hace que el fluido no ocupe la totalidad de la tubería, disipando parte de la presión por la turbulencia del mismo.

4.- ¿Cuál es el objetivo en un aforo de tuberías? Conocer las variaciones de gastos dentro de cada tubería, así mismo, la variación de velocidad.

5.- Mencione la importancia de optimizar el recurso hídrico. Porque nos ayuda a tener mejor control y rendimiento de nuestro flujo tratado, para poder tener mejores resultados del circuito de tuberías que analicemos.

6.- analiza los resultados de la tabla, que observas con los mayores gastos y ¿a qué régimen corresponden? Entre mayor sea el gasto de la tubería mayor es el número de Reynolds, es decir, tiende a ser más turbulento por mayor gasto.

7.- En base a los resultados de la tabla ¿Cuál es el coeficiente de gasto del venturímetro y del diafragma? En el venturímetro oscila entre 0.8 a 0.9 En el diafragma alrededor de 0.75 a 0.85


CONCLUSIONES

Concluimos esta práctica con la demostración de la importancia de los aforadores de gasto en tuberías y el aprendizaje completo de la calibración experimental de estos tipos de dispositivos de aforo de gasto en tuberías.

COMENTARIO PERSONAL

Gracias a esta práctica pudimos conocer los tipos de aforadores de gasto en tuberías más importantes dentro de la hidráulica. También, se conoció el modo de trabajo de la mesa hidrodinámica. Además de las grandes aportaciones de los laboratoristas que hicieron de esta práctica más interesante, más divertida.


BIBLIOGRAFIA

Mecánica de fluidos- Streeter 8va. Edición

Mecánica de fluidos- Shames 3ra. Edición- McGraw Hill

Hidráulica general – Sotelo Volumen 1

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