HIDRAULICA I Y LABORATORIO PRACTICA N°2 FLUJO MASICO 1. FUNDAMENTO TEORICO: Flujo Másico.
Es la velocidad a la que la masa de una sustancia pasa a través de una superficie dada. De manera similar, el flujo volumétrico es la velocidad a la que el volumen de un líquido pasa a través de una superficie dada. Estas medidas se utilizan ampliamente en la dinámica de fluidos, y con frecuencia es necesario convertir estas medidas de flujo. Nota que ambos líquidos y gases se consideran fluidos en el contexto de la dinámica de fluidos. Cantidad de material expresado en unidades de masa, que atraviesa una sección transversal de área en un ducto por unidad de tiempo (ejemplo, kg/min).
=
Flujo Volumétrico.
El flujo volumétrico o tasa de flujo de fluidos es el volumen de fluido que pasa por una superficie dada en un tiempo determinado. Usualmente es representado con la letra Q mayúscula. Algunos ejemplos de medidas de flujo volumétrico son: los metros cúbicos por segundo (m3/s, en unidades básicas del Sistema Internacional)y Internacional) y el pie cúbico por segundo ( ft/s en el sistema inglés de medidas).Dada un área área A, A, sobre la cual fluye un fluido a una velocidad uniforme V con un ángulo
ɵ
desde la dirección
perpendicular a A, la tasa del flujo volumétrico es:
= ∗ ∗ En el caso de que el flujo sea perpendicular al área A, es decir, = 0 la tasa del flujo volumétrico es:
=∗ Cantidad de material expresado en unidades de volumen, que atraviesa una sección transversal de área en un ducto por unidad de tiempo (ejemplo, L/min). HIDRAULICA Y LABORATORIO [FLUJO MASICO]
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Por ejemplo Digamos que tenemos aguay aceite, y ambos fluyen a 10 litros por
segundo. El flujo volumétrico del agua es 10 lps, el flujo másico del agua es de 10 kg/s. En cambio, aunque el flujo volumétrico del aceite también es de 10lps, su flujo másico es de 8 kg/s.
=
El caudal que circula por una instalación se puede determinar de forma simple imponiendo un estrechamiento en la sección de paso, de modo que se genere una reducción de presión, tanto más acusada cuanto mayor es el caudal circulante. Dentro de esta categoría de caudal metros se encuentran el tubo Venturi y la placa orificio. En esta práctica se utilizarán ambos tipos de medidores para comprobar el caudal de agua que circula por un circuito simple (también se empleará un rotámetro). La práctica se completará con la medida de las pérdidas de carga singulares habidas en dos elementos de ese circuito (un codo y una expansión brusca), que también aumentan con el caudal circulante. En todos los casos se considerará flujo incompresible y estacionario. El caudal en la ingeniería agrícola e hidráulica.
El caudal de un río es fundamental en el dimensionamiento de presas, embalses y obras de control de avenidas. Dependiendo del tipo de obra, se emplean los caudales medios diarios, con un determinado tiempo de recurrencia o tiempo de retorno, o los caudales máximos instantáneos. La forma de obtención de uno y otro es diferente y, mientras para los primeros se puede tomar como base los valores registrados en una estación de medición, durante un número considerable de años, para los segundos, es decir para los máximos instantáneos, muy frecuentemente se deben calcular a través de modelos matemáticos. La medición práctica del caudal líquido en las diversas obras hidráulicas, tiene una importancia muy grande, ya que de estas mediciones depende muchas veces el buen funcionamiento del sistema hidráulico como un todo, y en muchos casos es fundamental para garantizar la seguridad de la estructura. Existen diversos
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procedimientos para la determinación del caudal instantáneo. En el artículo medición del caudal se presentan algunas.
2. OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL Calcular el flujo másico y a partir de este dato conocer el caudal volumétrico dado
la densidad del agua mediante la temperatura registrada en la práctica. OBJETIVO ESPECIFICO
Determinar el caudal a partir del flujo másico.
Observar el tipo de relación de pesos respecto al banco hidráulico contenido con el agua. Registrar la temperatura del agua del banco de agua.
3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: i.
Ingresamos en un grupo de 16 personas al laboratorio de hidráulica previamente realizando una lista para el auxiliar.
ii.
El auxiliar dio una previa explicación de la práctica a realizar, explico la relación que debe haber entre el peso
del agua en el recipiente y las pesas que
inicialmente debe colocarse.
iii.
Realizo el llenado del agua en la mesa hidráulica, paralelamente pidió la ayuda de dos compañeros para que controlasen la lectura del tiempo, a falta de cronómetro en el laboratorio utilizaron los cronómetros de sus celulares.
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iv.
El auxiliar explico que calcularíamos el caudal, la maquina llegaría a un punto de equilibrio y así sabríamos que existiría 6 kg en el banco de agua, controlando también el tiempo paralelamente.
v.
Se fue incrementando pesas cada que chocaba
a la marca indicada y
nuevamente se incrementaba agua y así sucesivamente al chocar a la marca indicada por el brazo que contenía las pesas debía incrementarse una pesa de 2 kgf y registrarse el tiempo.
vi.
Se repitió el proceso durante 6 veces como se muestra en la figura.
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vii.
Se verifico los datos controlados por los cronómetros de los compañeros y se comparó los tiempos obtenidos para así poder realizar una centralización de datos con respecto al tiempo.
viii.
Una vez terminada la práctica se dio lectura a la temperatura del agua para así poder obtener la densidad para los cálculos en la presente práctica.
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4. RECOPILACION DE DATOS:
Temperatura
15
°C
Densidad
999,19
Kg/m³
= ∗ FLUJO MASICO [ ]
=
CAUDAL []
= Peso Colgado [Kg] 2 2 2 2 2 2
Peso en el Tiempo tanque [Kg] [seg] 6 27.59 6 27.37 6 27.36 6 27.87 6 27.83 6 28.06 PROMEDIO
= ,
Caudal másico [Kg/s] 0.21747 0.219218 0.219218 0.21528 0.21559 0.21383
5. CALCULOS
= = =
= . .
= . .
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Caudal Vol. [m³/s] 2.17E-4 2.19E-4 2.19E-4 2.15E-4 2.15E-4 2.14E-4 2.169E-4
= = =
= . .
= . .
= . .
=
= . .
= = = =
. .
= . −
. . .
= = =
. . . . . . .
= . − = . −
= . − = . − = . −
GRAFICOS: No tiene la práctica
6. CONCLUSIONES:
De la práctica se logró obtener el flujo másico y a partir de este caudal volumétrico o caudal real igual a: = ,
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Es importante calcular la temperatura para poder obtener un dato exacto de la densidad del agua que se encuentra en el banco de agua, y así obtener el caudal volumétrico.
Calcular el flujo volumétrico es importante porque es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, rio, canal) por unidad de tiempo.
Las mediciones de flujo de fluidos son usadas en muchas aplicaciones que cubren un gran espectro de actividades tanto en la industria como la investigación. Las mismas pueden ser expresadas de tres formas: flujo volumétrico, flujo másico y velocidad de flujo.
La medición de flujo constituye tal vez, el eje más alto porcentaje en cuanto a medición de variables industriales se refiere. Ninguna otra variable tiene la importancia de esta, ya que sin mediciones de flujo, sería imposible el balance de materiales, el control de calidad y aún la operación de procesos continuos.
7. RECOMENDACIONES.
Tomar en cuenta los tiempos que se ha medido, si se toma tiempos parciales también debe se tomar pesos parciales, de los contrario al usar tiempo acumulado también debe usarse pesos acumulados.
Se debe tomar mucha atención en la marcación del brazo para incrementar las pesas y también poder controlar el tiempo en el cronometro, fue lo que ocurrió en la primera práctica, al ver los tiempos todos disparejos y diferentes se volvió a realizar la práctica.
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