Tunel de Viento

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LEÓN INGENIERÍA INGENIERÍA EN ELECTRO EL ECTROMECANICA MECANICA

Mecánica de Fluidos

Trabajo:

Practica: túnel de viento.

PROFESOR: Dr. Rogelio Navarro Rizo

Al umno um no : Almanza Trujillo Víctor Hugo.

Guzmán Vallejo José Jaime Palma Patiño Daniel Alejandro

LEÓN GUANAJUATO, GUANAJ UATO, 20 DE NOVIEMBRE NOVIEMBRE DEL 2015

MECANICA DE FLUIDOS 20/11/2015

INDICE Objetivo Fundamentos de Medidor Medidor es de Gasto Gasto Material y equipo utilizado Ar r egl o Ex per im ental ent al uti u tililizad zado o Práctica Práctica Desarrollo Desarrollo practica Resultados Resultados práctica An áli si s y dis di s cu sión si ón de r esul es ultad tados os Conclusión Fuentes Fuentes consu ltadas ltadas

PRÁCTICA. TUNEL DE VIENTO



Objetivo: Tener mayor conocimiento práctico y teórico de los conceptos adquiridos en clases y llevarlos al campo de práctico. Tener mayor percepción acerca de los diferentes medidores Venturi y su aplicación.

Fundamentos de Medidores de Gasto Tubo de pitot. El tubo de pitot es una herramienta muy utiliza para calcular la presión total, también denomina la presión de estancamiento, presión remanente o presión de remanso. Mide la velocidad en un punto dado de la corriente de flujo, no la media de la velocidad del viento. Consta de un tubo que tiene que tiene una su abertura perpendicular a la dirección del flujo y un segundo tubo donde la abertura es paralela al flujo.

u0 =

2gc (ps- p0 ) ---------------- 



Tubo Venturi: El Tubo Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. En esencia, consta de una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro o instrumento registrador en la garganta se mide la caída de presión y hace posible calcular el caudal instantáneo.

La ecuación para obtener la velocidad se deduce de manera sencilla:

v1: velocidad en D1: Diámetro de D2: Diámetro de Cv: Coeficiente de descarga; su valor medio es de 0.98.

la la la

garganta. garganta. tubería.

Las pérdidas de presión no recuperables son del 10% de la caída de presión marcada en el manómetro diferencial.



Medidores de orific io: La placa de orificio es el elemento primario para la medición de flujo más sencillo, es una lámina plana circular con un orificio concéntrico, excéntrico o segmentado y se fabrica de acero inoxidable, la placa de orificio tiene una dimensión exterior igual al espacio interno que existe entre los tornillos de las bridas del montaje, el espesor del disco depende del tamaño de la tubería y la temperatura de operación, en la cara de la placa de orificio que se conecta por la toma de alta presión, se coloca perpendicular a la tubería y el borde del orificio, se tornea a escuadra con un ángulo de 900 grados, al espesor de la placa se la hace un biselado con un chaflán de un ángulo de 45 grados por el lado de baja presión, el biselado afilado del orificio es muy importante, es prácticamente la única línea de contacto efectivo entre la placa y el flujo, cualquier rebaba, o distorsión del orificio ocasiona un error del 2 al 10% en la medición, además, se le suelda a la placa de orificio una oreja, para marcar en ella su identificación, el lado de entrada, el número de serie, la capacidad, y la distancia a las tomas de presión alta y baja.



Medidor anular de flujo: Estos instrumentos trabajan también utilizando el efecto de una caída de presión en la tubería que se produce por una reducción de área que en este caso será variable. En efecto en estos instrumentos existirá un orificio anular cuya área es variable y una caída de presión relativamente constante, por lo tanto el flujo será proporcional a la apertura anular por la que pasa el fluido.

La ecuación fundamental es similar a la de los medidores tradicionales, es decir, basados en un balance de energía entre dos puntos situados, uno en la vena contracta y otro corriente arriba. La ecuación obtenida a partir del balance entre estos puntos es:



Dónde: v1 : velocidad en la tubería. C A : Coeficiente de descarga del medidor anular. DP: Diferencia de presiones entre los puntos (1) y (2). r : densidad del fluido.

S1 y S2: Superficie transversal del tubo y del ánulo, respectivamente. gc : factor de conversión

Material y equipo uti lizado Tubos de prandtl. Tubo de Venturi Pescadito, Esfera y media esfera hueca. Mangueras. Aletas. Alcohol rebajado con anilina. Rectificador de velocidades.

control principal.



Tubo de Venturi

Tubo de prantdl.

Diafragma Calibrado



Ventilador

Micromanómetros Diferenciales

Termómetro y tubo de prandtl



Mangueras

Arreglo Experimental utilizado

Tubo de Venturi utilizado. El tubo de Venturi se utiliza para medir la velocidad de un fluido incompresible. Consiste en un tubo con un estrechamiento, de modo que las secciones antes y después del estrechamiento son A1 y A2, con A1 > A2. En cada parte del tubo hay un



manómetro, de modo que se pueden medir las presiones respectivas p1 y p2. Encuentra una expresión para la velocidad del fluido en cada parte del tubo en función del área de las secciones, las presiones y su densidad. La ley de conservación de la masa establece que en un flujo estacionario toda la masa que entra por un lado de un recinto debe salir por otro, lo que implica que la velocidad debe ser mayor en la parte más estrecha del tubo

Por otro lado, la ley de Bernoulli establece que para dos puntos situados en la misma línea de corriente se cumple

Si los dos puntos se encuentran a la misma altura la presión hidrostática es la misma para ambos, por lo que

Reordenando términos

Sustituimos la ecuación de conservación de la masa

Análogamente

y el flujo volumétrico es



Si la diferencia de presiones se mide a partir de la diferencia de altura en dos manómetros, esto queda

Desarrollo practica El profesor empezó por decirnos el nombre de la práctica la cual es medidores de gasto, a continuación paso a nombrarnos los tipos de máquinas usadas en el laboratorio que son usadas para hacer pruebas, como son el probador de ventiladores, el túnel de viento y el medidor de gasto. El túnel de viento está compuesto por un motor que va conectado a un extractor o ventilador, un tacómetro que mide las revoluciones del motor, el propio túnel de viento y el dinamómetro debajo del túnel de viento; las aspas funcionarán dependiendo del sentido en el que gire el motor, en la prueba de túnel de viento se hace girar el motor de forma que las aspas funcionen como extractor, el motor va conectado por medio de un copleé al ventilador; el motor se controla a través de una perilla en el control principal.

Tubo de Viento

Ventilado

Co le

Motor y Tacómetro



El dinamómetro consta de tres celdas de carga que nos ayudaran a medir las fuerzas de arrastre (drag ), fuerzas de elevación (lift) y momentos (hinge moment) que se generan en los diferentes modelos a colocar en el túnel de viento, estos datos se mostraran en las distintas pantallas que están debajo del control principal.

Dinamómetro

Celdas de Carga

Control Principal


PRÁCTICA. TUNEL DE VIENTO Pantallas de Resultados de las Celdas de Carga.

Las diferentes figuras usadas para la prueba de túnel de viento son: la esfera, la media esfera hueca, el pescadito, las diferentes alas aerodinámicas y el tubo de prandtl.

Tubos de Prandtl

Tubo de Venturi

Placa Pescadito, Esfera y Media Esfera Hueca


PRÁCTICA. TUNEL DE VIENTO Mangueras Aletas

Alcohol Rebajado con Anilina (pr= 0.8)

Después vino la explicación de las pruebas con el ventilador radial (auxiliar) que al encenderse mandara el aire a través de un tubo de pvc, el cual está compuesto por el ventilador radial, el tubo flexible, el tubo de pvc, medidores de gasto (tubo de Venturi o un diafragma) con dos tomas cada uno para hacer las mediciones respectivas, un termómetro, dos distintos tubos de prandtl, los cuales también cuentan con dos tomas cada uno; además de material externo que serían los tres micromanómetros diferenciales que se conectaran en las salidas de los medidores de gasto y del tubo de prandtl a través de unas mangueras para así poder determinar la velocidad.



Ventilador Radial

Tubo Flexible

Termómetro a temp. Ambiente Tubo de PVC

Diafragma (Placa de Orificios)



Termómetro dentro del Tubo

Tubo de Prandtl

Ya para poder empezar la práctica se empezó por conectar las mangueras a las salidas del tubo Venturi que estaba previamente instalado en el tubo de pvc, para poder conectar estas mangueras se necesita en primer lugar entender el funcionamiento de los micrómetros diferenciales y el insertarles el alcohol para poder tomar lectura a la hora de las pruebas. Los micrómetros diferenciales tienen dos entradas por la parte trasera, uno de estos va del conector al depósito y el otro sale del tubo del micrómetro hacia el conector. La salida del tubo de Venturi que tiene mayor presión se conecta en la parte trasera de la manguera que va del conector al depósito y la salida con menor presión va conectado a la manguera que viene del tubo del micrómetro al conector. Para el tubo de prandtl se toma la salida que está en contra del flujo de aire y va en la parte trasera del conector en la manguera que va de este al depósito, la otra salida del tubo de prandtl va conectado a la manguera que viene del tubo del micrómetro al conector.



Conector

Tubo del micrómetro

Deposito

A continuación se acomodó la altura y orientación del tubo de prandtl, este debe de quedar centrado en el tubo de pvc y orientado a contra flujo de la corriente de aire para que las mediciones de presión sean lo más exactas posibles. En los micrómetros diferenciales se van a marcar las diferencias de presiones que existirán en cada nivel de velocidad de la corriente de aire, está se presenta en el tubo de Venturi y en el tubo de prandtl correspondientemente. Se comenzó por tomar lectura en los micrómetros diferenciales y la temperatura del termómetro instalado en el tubo pvc; con el ventilador radial apagado, y posteriormente prender el ventilador radial y empezar a tomar lectura de los mismos;



así abriendo poco a poco hasta llegar a 0 grados que es cuando la válvula de paso está abierta. Estos datos se acomodaran en una tabla correspondiente al tubo de Venturi.

Válvula de Paso

Terminada la toma de datos con el medidor de gastos, en este caso el tubo de Venturi, se cambiara por el diafragma (placa de orificios), volviendo a colocar correctamente las mangueras en las salidas del diafragma hacia el micrómetro diferencial que le corresponde al medidor de gasto; posteriormente se pasara a repetir el mismo proceso para hacer la captura de datos que pasaran a acomodarse en una tabla de datos.



Result ados pr áctica: Lecturas.

Apertura de la Válvula del ventilador

Temperat ura

Placa de orificios (Diafragma calibrado)

Tubo de Prandtl

Apagado

90°

19.5°

2

4

Encendido

90°

20°

2

4

75°

20°

2.5

4

60°

21°

3.5

4.5

45°

21.5°

22.5

11

30°

21.5°

33

15

15°

22°

34.5

15.5

0°

22°

34.5

15.5

Apertura de la Válvula del ventilador

Temperatura

Tubo de Venturi

Tubo de Prandtl

Apagado

90°

21°

3.5

6.5

Encendido

90°

21°

4

7

75°

21.5°

4

7

60°

21.5°

5

8

45°

22°

18.5

11.5

30°

22.3°

26.5

15.5

15°

22.5°

29

16.5

0°

22.5°

29

16.5



Análisi s y disc us ión de r esultados

Se obtuvieron las diferentes densidades del agua a las diferentes temperaturas tomadas, y sabiendo que la densidad relativa de 0.8, se despeja la siguiente ecuación, y se puede conocer la densidad del alcohol.

 =

 

 = ( )( )

Para conocer el caudal mediante la siguiente formula obtenida de los apuntes:

=

 

De donde se sabe: -

Para el diafragma 

= 28.728 (√ ∆) Para el tubo Venturi  = 37.44 (√ ∆)

P es la variación de presiones.

Convirtiendo los mm columna de agua a pascales, sabiendo: 1mm columna H 2O = 9.8 pascales

Con los datos obtenidos durante la práctica, se realizaron los cálculos correspondientes para la obtención del caudal, para cada una de las presiones y temperaturas arrojadas:


Ventilador Temperatura


mm columna de agua



Pascales

Agua

 Alcohol Qm

Diafragma Prandtl Diafragma Prandtl kg/m3 kg/m3

90° 90° 75° 60° 45° 30° 15° 0°

19.5° 20° 20° 21° 21.5° 21.5° 22° 22°

ventilador Temperatura

2 2 2.5 3.5 22.5 33 34.5 34.5

mm columna de agua Venturi

90° 90° 75° 60° 45° 30° 15° 0°

21° 21° 21.5° 21.5° 22° 22.3° 22.5° 22.5°

4 4 4 4.5 11 15 15.5 15.5

3.5 4 4 5 18.5 26.5 29 29

19.6 19.6 24.5 34.3 220.5 323.4 338.1 338.1

998.39 998.29 998.29 998.08 997.97 997.97 997.86 997.86

798.712 798.632 798.632 798.464 798.376 798.376 798.288 798.288

kg/h

m3/seg

127.1842777 127.1842777 142.1963453 168.2489847 426.5890358 516.6249781 528.2359779 528.2359779

573.252 573.31 640.98 758.577 1923.56 2329.54 2382.16 2382.16



Pascales

Prandtl Venturi

6.5 7 7 8 11.5 15.5 16.5 16.5

39.2 39.2 39.2 44.1 107.8 147 151.9 151.9

Caudal

34.3 39.2 39.2 49 181.3 259.7 284.2 284.2

Agua

 Alcohol Qm

Prandtl kg/m3 kg/m3

63.7 68.6 68.6 78.4 112.7 151.9 161.7 161.7

998.08 998.08 997.97 997.97 997.86 997.78 997.74 997.74

798.464 798.464 798.376 798.376 798.288 798.224 798.192 798.192

Caudal

kg/h

m3/seg

168.2489847 179.8657304 179.8657304 201.096 386.8158793 462.9577588 484.3033007 484.3033007

758.577 810.953 811.042 906.773 1744.4 2087.95 2184.3 2184.3



Conclusiones Fuentes consu ltadas http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/INST_Flujo/medidoresfl ujovolumetrico/rotametro.html https://sites.google.com/site/ope33154/home/3-bombas-centrifugas-flujo-de-agua-ymedidas-de-flujo/3-3-medidas-de-flujo--medidores-de-orificio--venturimetros-toberas--medidores-de-codo--tubos-pitot--contadores--rotametros http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/Modulo_05/detectores/ventu ri/ http://www.anestesiaenlinea.com/2011/04/espirometria-intraoperatoria-principios-delfuncionamiento-del-tubo-de-pitot/

Tunel de Viento

Recommend Documents