2018
UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA Escuela Profesional de Ingeniería Civil
INFORME N°001- FI-UPLA- LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA DIRIGIDO A: Mg. RAFAEL H. SUAREZ CHACON Docente del curso de Laboratorio De Mecánica De Fluidos E Hidráulica, del sexto ciclo de la carrera profesional de Ingeniería Civil.
DE
: Montalvan Zuñiga, Zamir Palomino Cuba, Rainer Riveros Paucar, Cristian Ramos Landeo, José Miguel Vilchez Damian, Deyvis
Alumnos del curso de laboratorio de mecánica de fluidos
ASUNTO: MEDICIÓN DE CAUDAL FECHA
: 13 de Abril de 2018.
Tenemos el agrado de dirigirnos a Ud. para saludarlo cordialmente y a la vez remitirle adjunto el trabajo de “Medición de Caudal”. Es cuanto tenemos que informar a Ud. En honor a la verdad para su conocimiento y demás fines que estime conveniente. Atentamente:
______________________ _____________________ Montalvan Zuñiga, Zamir
Palomino Cuba, Rainer
___________________
____________________
Ramos Jose, Miguel
Vilchez Damian, Deyvis
2018 - I
__________________ Riveros Paucar, Cristian
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MEDICIÓN DE CAUDAL – Modulo FME 00 1. OBJETIVO
Realizar una descripción del equipo. Describir las condiciones de seguridad adecuadas para el uso del equipo. Medir caudales con el banco hidráulico.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO 2.1 Caudal volumétrico Es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal) por unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.
2.2 Caudal másico. Es la magnitud física que expresa la variación de la masa con respecto al tiempo en un área específica. En el Sistema Internacional se mide en unidades de kilogramos por segundo, mientras que en el sistema anglosajón se mide e n libras por segundo.
Esto provoca una oscilación mecánica (80 a 100 Hz)
Ventajas:
Su salida es lineal con el flujo másico. No requiere compensación por variaciones de temperatura o presión Es adecuado para casos de viscosidad variable Permite la medición de caudales másicos de líquidos difíciles de medir: adhesivos, nitrógeno líquido, etc.
Desventajas:
Es muy voluminoso.
No es apto para caudales elevados.
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2.3 Caudal electromagnético Ventajas:
No genera pérdidas de carga (aplicables a procesos que fluyen por gravedad o en fluidos cercanos al punto de vaporización). Dado que el parámetro censado a través de la tubería es velocidad promedio, se aplica tanto a flujo laminar como turbulento y no depende de la viscosidad. Como la tubería puede ser de cualquier material no conductor, con lo que se le puede dar buena resistencia a la corrosión. Apto para la medición de barros. Permite la medición de caudales bi-direccionales. No tiene partes móviles, por lo que es confiable y de bajo mantenimiento. Su precisión es relativamente alta.
Desventajas:
Si el fluido a medir produce depósitos sobre los electrodos, la medición será errónea. Su costo es relativamente alto. No es utilizable en gases por la baja conductividad.
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3. EQUIPOS Y/O MATERIALES 3.1 Equipos e instrumentos
Banco Hidráulico FME-00 Bomba hidráulica. Conector de conexión rápida. Probeta cilíndrica. Cronómetro. Agua.
3.2 Datos técnicos
Banco hidráulico móvil, construido en poliéster reforzado con fibra de vidrio y montado sobre ruedas para moverlo con facilidad. Bomba centrífuga: 0,37 KW, 30- 80 l/min, 20,1-12,8 m, monofásica, 220V./50Hz ó 110V/60Hz. Rodete de acero inoxidable. Capacidad del depósito sumidero: 165 litros. Canal pequeño: 8 litros. Tanque volumétrico escalonado en bajo y elevado caudales. Medidor de caudal: depósito volumétrico calibrado de 0-7 l. para caudales bajos y de 0-40 l. para caudales altos. Dimensión: 1130 x 730 x 1000 mm. Peso: 70 kgf.
3.3 Descripción
Es un equipo compuesto por un banco hidráulico móvil que se utiliza para acomodar una amplia variedad de módulos, que permiten al estudiante experimentar los problemas que plantea la mecánica de fluidos. Es un equipo autónomo (depósito y bomba incluidos). Innovador sistema de ahorro de agua consistente en un depósito sumidero de alta capacidad y un rebosadero que devuelve el excedente de agua a dicho depósito.
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Válvula de desagüe fácilmente accesible situado en la base del tanque volumétrico. Dispone de un depósito escalonado (volumétrico) para medir caudales altos y bajos, además de una probeta de un litro de capacidad para caudales aún más bajos. Tubo de nivel provisto de escala que indica el nivel de agua del depósito superior. Pantalla amortiguadora de flujo para reducir el g rado de turbulencia. Canal en la parte superior especialmente diseñada para el acoplamiento de los módulos, sin necesidad de usar herramientas. El montaje de los distintos módulos, sin necesidad de utilizar herramientas, asegura su simplicidad. Interruptor de puesta en marcha de la bomba, seguridad y piloto de encendido. Cada módulo se suministra completo y es de fácil y rápida conexión al banco, maximizando así el tiempo disponible para que el estudiante realice su experimento de demostración o medida.
4. PROCEDIMIENTO 1. Conecte la bomba para poner en funcionamiento mediante el interruptor. 2. Abra la válvula de vaciado para vaciar el tanque de medida. Cuando este esté 3.
4. 5. 6.
7.
vaciado, conecte la bomba y cierre la válvula de vaciado. Para medir el caudal debemos cerrar la válvula de purga, para ello levantamos el accionador con una media vuelta de tuerca y que posee sobre el orificio de purga, consiguiendo que el agua no vuelva al tanque. Con ello podemos ver como el depósito comienza a llenarse. Al mismo tiempo que el depósito se llena, observamos que la superficie del agua en e l tubo de nivel se eleva gradualmente. Para calcular el caudal, se debe controlar mediante un cronómetro el tiempo de subida un volumen determinado. Registrar las lecturas en una tabla de datos. Una vez que llegamos a esta situación lo que tenemos que hacer es tomar una referencia (por ejemplo el cero del tramo superior), cuando el agua llegue a ese nivel ponemos en marcha el cronómetro. Calcule el caudal mediante la siguiente ecuación:
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5. RESULTADOS 5.1. Tabla de registros: En esta tabla se registraron los volúmenes, inicial y final de las lecturas e n litros, los tiempos registrados por el cronómetro durante la medición en segundos.
Tabla N° 1. Cuadro de toma de datos. Volumen final (l) litros
Volumen registrado (l) litros
Tiempo registrado (s)
Caudal (m3 /s)
N°
Volumen inicial (l) litros
1 2 3 4 5 6 7 8
3 3 3 3 3 3 3 3
19 26 34 39 30 20 12 22
16 23 31 36 27 17 9 19
90 120 150 174 144 140 45 90
0.0001778 0.0001917 0.0002067 0.0002069 0.0001875 0.0001214 0.0002000 0.0002111
5.2 Procesos de cálculos a) Descripción del módulo FME 00. El Modulo FME 00 nos permite medir el caudal mediante el volumen y el tiempo. Con el uso de baldes llenamos el Banco que mediante la válvula de control vaciamos el agua hasta alcanzar cierto volumen inicial, el cual ira variando según soltemos el agua. Es un ensayo muy sencillo pero en el que es necesario el control y el buen conocimiento del manejo del Banco. Realizamos varias veces la medición, los datos con diferente volumen final y con un cronometro tomamos tiempos.
b) Calcular el caudal para el primer ensayo, luego tabular los resultados en un cuadro de resultados. Volumen inicial (l)
Volumen final (l)
N°
litros
litros
Volumen registrado (l) litros
1
3
19
16
Tiempo Caudal (m3 registrado /s) (s)
Volumen vs Tiempo Volumen registrado (l)
Tiempo registrado (s)
16
90
23
120
31
150
36
174
90
0.0001778
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27
144
17
70
9
45
19
90
Caudal VS tiempo Caudal (m3 /s)
Tiempo registrado (s)
0.001188
90
0.001130
120
0.001097
150
0.001083
174
0.001111
144
0.001176
70
0.001333
45
0.001158
90
6. CUESTIONARIO 6.1 ¿Qué es caudal o gasto? Es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal) por unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.
6.2 Grafica V vs T
GRAFICA VOLUMEN VS TIEMPO
200 180 160 ) 140 s ( o120 p100 m 80 e i T 60 40 20 0
y = 4.9127x + 1.0665 R² = 0.9627 0
5
10
15
20
25
30
35
40
Volumen final (litros ) En el grafico podemos ver la re lación directamente proporcional del volumen vs el tiempo,
es decir a mayor tiempo, mayor volumen y viceversa.
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6.2 Grafica Q vs T
GRAFICA CAUDAL VS TIEMPO 0,000,000 0,000,000
) 0,000,000 3 m0,000,000 ( l a d0,000,000 u a 0,000,000 C
y = -2E-06x + 0.0013 R² = 0.7936
0,000,000 0,000,000 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Tiempo (s) En el gráfico podemos apreciar la re lación inversamente proporcional del tiempo versus el
caudal, es decir a mayor caudal menor tiempo y a menor caudal mayor tiempo.
7. CONCLUSIONES
Banco Hidráulico: Sus amplias gamas de accesorios opcionales han sido diseñadas para instruir a los alumnos en los diferentes aspectos de la teoría hidráulica, en este primer caso para la medición de caudales.
Caudalímetro:
Es un instrumento empleado para la medición del caudal de un fluido o gasto másico. El equipo de seguridad necesario para la manipulación de estos equipos son los EPP’s y el manejo guiado adecuadamente de los instrumentos para evitar su deterioro. En el trabajo realizado de MEDICION DE CAUDAL se obtuvo datos distintos en la medición del tiempo por partes de los grupos de trabajo. El promedio de caudal obtenido es 0.0001857 m 3/s. Los datos obtenidos se describen e interpretan e n cada gráfica.
8. RECOMENDACIONES
Se recomienda el uso de mangueras para el llenado directo, rápido y apropiado del banco hidráulico, además de la conexión de este mismo a un sistema de desagüe para la eliminación del agua luego de los experimentos.
Se recomienda el uso del agua limpia para el llenado del banco hidráulico y así poder evitar fallas técnicas en la medición de c audal.
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9. BIBLIOGRAFÍA 1. Trabajos prácticos de física, J. Fernández y E. Galloni, Centro de Estudiantes de Ingeniería, UBA, Buenos Aires 2. http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad 3. http://es.wikipedia.org/wiki/Agua 4. http://es.wikipedia.org/wiki/Picn%C3%B3metro 5. http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores. pdf 6. http://roadtosparepartsmanagerdtr.blogspot.pe/2013/09/resumen-de-teoria-de-lamedicion-de.html 7. http://campus.fi.uba.ar/pluginfile.php/58313/mod_resource/content/0/03. _Material_de_ayuda_para_series_de_problemas/Apuntes_para_series_de_problemas /S0305MedicionCaudal1.pdf 8. https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/20299/7/tema3_medida%20de%20caudal es.pdf 9. http://www.piraguacorantioquia.com.co/wpcontent/uploads/2016/11/3.Manual_Medici%C3%B3n_de_Caudal.pdf
10.
ANEXOS
Fotografía N° 1 – 2. Características del banco hidráulico.
Fotografía N° 3 – 4. Características del banco hidráulico.
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Fotografía N° 5 – 7. Herramientas utilizadas para la medición de Caudal en el banco hidráulico.
