LABORATORIO 3 “CALIBRACIÓN DE MEDIDORES DE CAUDALES”
DELGADO RUIZ LEONARDO ANTONIO COD: 1180764
EUGENIO LOPEZ JOSE RAFAEL ING. MECÁNICO
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA DE MINAS MECÁNICA DE FLUIDOS CÚCUTA 2016
Introducción
A medida que en el mundo se generan más cambios se observar que la determinación de presión, velocidad, descarga, ondas de choque, gradientes de densidad, turbulencia y viscosidad de los fluidos se va haciendo necesario y de gran importancia. Estas mediciones son de gran importancia en la práctica de la Ingeniería para controlar todos y cada una de las desviaciones a considerar en un proceso donde exista el flujo de fluidos. Para llevar a cabo estas mediciones se emplean diversos dispositivos, las medidas de velocidad se realizan con tubos de Pitot, medidores de corriente y anemómetros rotativos y de hilo caliente. Las mediciones se realizan mediante orificios, tubos, toberas o boquillas, venturimetros y canales Venturi, medidores de codo, vertederos de aforo, numerosas modificaciones de los precedentes y diversos medidores patentados. Para aplicar correctamente estos aparatos, es importante emplear la ecuación de Bernoulli y conocer las características y coeficientes de cada aparato En general, el estudiante conocerá el funcionamiento tanto cualitativo como cuantitativo de: tubo de Venturi, placa de orificio, un codo y un rotámetro, los cuales están conectados en serie; esta práctica permite al alumno de Ingeniería un primer encuentro satisfactorio con flujos de características reales.
Objetivos Objetivo general
Distinguir instrumentos de medición de flujo como requisito para medir caudales en tubería. Conocer los dispositivos de medidores de flujo e implementación de estos en la práctica.
Objetivos específicos
Describir los factores que se consideran en un sistema de medición como son: placa de orificio, tubos Venturi, boquilla y rotámetro.
Base teórica
En el sistema de medición de flujo se debe tener en cuenta algunas razones importantes como son la elevación, la presión, la velocidad, la temperatura, y la concentración; los sistemas modernos permiten la medición de grandes cantidades de datos de muestras altas que miden el caudal con cierta precisión. Placa orificio
Se utilizan para medir el caudal salida de un dispositivo la placa pleno lleva un orificio a través del cual fluye el fluido, la contracción experimentada por un fluido es considerable, el punto de sección transversal de la vena liquida se encuentra entre una y dos diámetros del orificio aguas abajo y en esta zona se determina la presión para poder hallar la diferencia.
Tubo Venturi
El tubo Venturi se utiliza para medir la taza de flujo en una tubería, generalmente en una pieza de fundida que consta: 1. Porción de agua arriba, tiene un revestimiento de bronce contiene anillos piezométrico para medir presión estática. 2. Una región canoníca convergente. 3. Una garganta cilíndrica; 4. Una región cónica gradualmente divergente; contiene un manómetro diferencial que conecta los dos anillos piezométricos, en ellos la velocidad aumenta y la energía de presión disminuye ligeramente y tiene muchas aplicaciones en la vida diaria principalmente cuando se va inyectar un líquido dentro de una corriente de aire.
Boquilla
Consiste en una placa con un orificio central donde no existe salida divergente, por lo tanto la zona de entrada queda convertida en una forma más redondeada. Donde el cociente de contracción es la unidad. Estas boquillas tienen unas desventajas de que las pérdidas totales son muchos más grandes debido a la falta de guía del chorros de aguas debajo de las aberturas de las boquillas. Rotámetros
Es un medidor de área variable que consta de un tubo transparente que se amplia y un medidor de flotador (más pesado que el líquido). El cual se desplaza hacia arriba por el flujo ascendente en la teoría. El tubo se encuentra graduado para leer directamente el caudal, el flotador sirve para originar una diferencia constante de presión y su posición depende del caudal del fluido que está circulando por él en cada instante.
Aparatos a utilizar
Banco básico para hidrodinámica
Panel de principio básico de la medida de los caudales
Cronómetros
Procedimiento
Revisa que cada una de las conexiones flexibles de los manómetros diferenciales estén sin aire.
Revisar que las válvulas de corte tanto para el flujo como para los manómetros diferenciales estén totalmente cerrados.
Abrir válvulas de corte para el manómetro diferencial que se va a utilizar.
Abrir ligeramente la válvula de paso del dispositivo que se va a utilizar.
Poner en funcionamiento la bomba, si se encuentra funcionando correctamente procedemos a tomar datos para diferentes caudales se deben tomar por lo menos tres lecturas de volumen y tiempo para cada apertura de la válvula o al criterio del docente.
Calculo tipo
Para calcular el caudal para el tubo Venturi, boquilla y placa orifico se utiliza la siguiente ecuación.
=... 2∆ =. ∆
α: Índice de caudal, sin dimensiones
ε: Índice de expansión, sin dimensiones (para líquidos ε= 1) ρ: Densidad del fluido antes del estrechamiento (para agua ρ=1) Ad: sección de abertura del estrangulador Índice del caudal:
= . 2∆ Relación de abertura:
= Relación de diámetro:
= = √ Coeficiente de caudal:
=.√1
=. 1
Tomar de las tablas de mediciones anteriores y de los datos técnicos los valores del flujo volumétrico Qideal de la perdida de presión ρ y de la sección estrechada Ad y calcular.
=
Diafragma:
=293. √
h=hora
=231. √
h=hora
=132. √
h=hora
Boquilla:
Tubo Venturi Siendo:
Los diámetros tanto de la tubería como del dispositivo se pueden ver en las figuras colocados en el banco de pruebas.
Análisis e Interpretación de resultados:
TIEMPO (s)
Llenar la tabla CAUDAL VOL(L)
VENTURI(mm)
ROTAMETRO
PLACA ORIFICIO(mm)
(L/H)
H1
H3
H5
H6
H1-H2
Δh
1
10,27
2
600
330
30
255
270
370
325
45
2
12,30
2
500
310
85
250
260
340
305
35
3
15,55
2
400
290
144
245
255
305
285
20
4
19,84
2
300
272
180
243
245
285
270
15
5
27,39
2
200
260
210
240
245
265
260
5
Para cada dispositivo elaborar una gráfica Q vs h.
Para el rotámetro elaborar una gráfica Q vs Qleído.
Haga un análisis de los resultados obtenidos en el laboratorio, concluya. Grafica 1. Q vs H (Tubo Venturi) 700 30
255 270
330
600 85
250 260
310
500 144
) Q400 ( l a d u a 300 C
245 255 180
243 210
290
245 272
240 245 260
200 100 0 0
50
100
150
200
250
H (mm)
Q=600
Q=500
Q=400
Q=300
Q=200
300
350
Grafica 2. QvsH (Placa Orificio) 700 325
370
600 305
340
500 285 305 400 270 285 300 260
265
200
100
0 0
50
100 Q=600
150
200
Q=500
Q=400
250 Q=300
300
350
400
Q=200
Gráfico 3. Q vs Q leído (Rotámetro) 700
600
701,75
500
584,79
) 400 H / L ( Q
462,92
300
362,98
200
262,81
100
0 0
100
200
300
400
Q leído (L/H)
500
600
700
800
Calcular Caudal leído:
. = 2,85×10− h T : 12,30s. . = 3,42×10− h T : 15,55s. . = 4,32×10− h T : 19,84s. . = 5,51×10− h T : 27,39s. . = 7,61×10− h T1: 10,27s. 2
3
4
5
/ / / / /
×10− ×10− ×10− ×10− ×10−
Q1: 2L 2,85
h= 701,75 L/H
Q2: 2L 3,42
h= 584,79 L/H
Q3: 2L 4,32
h= 462,96 L/H
Q4: 2L 5,51
h= 362,98 L/H
Q6: 2L 7,61
h= 262,81 L/H
Calcular Coeficiente de Caudal
= ( á)
,// =1.169 , / C = / =1.169 , / C = / =1.157 , / C = / =1.209 . / C = / =1.314 C1= 2
3
4
5
Q leído (L/H)
Q ideal (L/H)
C
α
ΔP (mbar)
701.75
600
1.169
1.422
4.413
584.79
500
1.169
1.422
3.432
462.96
400
1.157
1.408
1.961
362.98
300
1.209
1.471
1.471
262.81
200
1.314
1.599
0.490
∆= ∆= ∆= ∆= ∆=
∆=∆ℎ.
) (./ ) (./ ) (./ ) (./ ) (./ (14) 4 = = 4 (18.5) =0.57 = √1 1.16957 =1.422 = √10. 1.16957 =1.422 = √10. 1.15757 =1.408 = √10. 1.20957 =1.471 = √10.
0.045m(1000Kg/m3)=45kg/m2
=4.413mbar
0.035m(1000Kg/m3)=35kg/m2
=3.432mbar
0.020m(1000Kg/m3)=20kg/m2
=1.961mbar
0.015m(1000Kg/m3)=15kg/m2
=1.471mbar
0.005m(1000Kg/m3)=5kg/m2
=0.490mbar
1.31457 =1.599 = √10.
Conclusiones
A partir de la elaboración de la práctica de calibración de medidores de caudales es posible inferir que la calibración de los medidores es un proceso necesario para la veracidad de los datos obtenidos en procesos cotidianos. Para llevar a cabo dicha calibración se requiere la ejecución de cálculos de caudales experimentales, ideales, coeficientes de caudales, involucrando una serie de ecuaciones ya enunciadas. Se comprueba en el análisis de los medidores de caudales que existe una relación entre los diámetros que tiene el tubo, ya que de estos diámetros dependen los valores de presión deseada a la entrada y a la salida del tubo Venturi. En la parte de estrechamiento ocurre por consiguiente un aumento en la velocidad y una caída en la presión del fluido. La calibración consiste en medir directamente el tiempo que tarda en llenar un recipiente de volumen conocido, en este caso 2L, de esta forma la corriente de fluido se desvía hacia un canal que descarga en un recipiente y el tiempo que demora su llenado se mide por medio de un cronómetro.
Bibliografía
Medidores
de
Flujo,
Universidad
del
Atlántico,
2010.
Recuperado
de:
http://myslide.es/documents/informe-5-medidores-de-flujo.html Laboratorio de Operaciones Unitarias, Fernández Marianela, Venezuela, 2010, Recuperado de: https://lopei.files.wordpress.com/20/07/practica-4.pdf Calibración en terreno de medidores de caudales, Simposio de Meteorología, Chile, 2010. Recuperado de: https://www.cenam.mx/sm2010/info/jueves/sm2010-jp06a.pdf Guías de Laboratorio de Fluidos, UFPS.
Anexos .
HM150.13
