Medida de Flujos Guia

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO

FACULTAD NACIONAL DE INGENIERA INGENIERA MECNICA ELECTROMECNICA LABORATORIO DE MAQUINAS HIDRAULICAS

Abril 2011 Pgina 1 de 5 LMHN-2249-02

DISEO DE UMA TOBERA SUBSONICA

GUIA DE LABORATORIO N2

MEC 2249 A

MECANICA DE FLUIDOS II

MEDICIN DE PARMETROS DE FLUJO UNIDIMENSIONAL

LMHN-2249-02

ORURO - BOLIVIA

Abril - 2011





1. Introduccin El flujo confinado en conductos es muy frecuente en el transporte de fluidos, especialmente en el caso de los fluidos gaseosos, si bien al interior del conducto las molculas de la corriente pueden moverse en distintas direcciones (flujo turbulento), sin embargo existe una que predomina sobre las dems y se halla en la direccin longitudinal del conducto, siendo esta la que se considera para hallar las velocidades, caudales y flujos msicos. Los parmetros fsicos que caracterizan el flujo de fluidos son las presiones, temperaturas, velocidades, caudales, flujos msicos, etc. para cuya medicin se han diseado variedad de instrumentos, su eleccin depende de las condiciones de trabajo del sistema, precisin con las que se desea realizar la medicin, costo econmico, frecuencia de medicin, accesibilidad al punto de medicin, agresividad del entorno, etc.

2. Objetivos - Determinar experimentalmente el caudal y velocidad de un gas que circula en un

conducto. - Caracterizar el flujo como laminar turbulento y compresible incompresible.

3. Marco Terico Las magnitudes que ms frecuentemente se miden en el flujo confinado son la presin, temperatura y en muchos casos producto de estas pueden hallarse flujos msicos y caudales en la presente prctica se realizar especial nfasis en la medicin de la presin diferencial y su aplicacin en la determinacin de la velocidad de flujo.

3.1. Medicin de la Velocidad y Caudal de Flujo Segn su principio de funcionamiento pueden ser:

Mecnicos (por impacto, de hlice, de turbina). Magnticos (Electromagnticos). Por Diferencia de Presin (Placa Orificio, Tobera, Tubo de venturi, Tubo Prandtl). Ultrasnicos (ultrasonido).

En la presente prctica se estudiar de la determinacin de la velocidad de flujo a partir de la medicin de la presin esttica, dinmica y diferencial entre ambas. Tambin mediante el uso del tubo de prandtl Tubo de Pitod , Tubo Piezomtrico y tubo de Prandtl El tubo de Pitod fue ideado para medir la presin total (presin de estancamiento) suma de la presin esttica y de la presin dinmica (ver pag. 127 Mecnica de fluidos y Mquinas hidrulicas; Claudio Mataix). El tubo piezomtrico tiene su toma en la pared del conducto y sirve para medir la presin esttica en el punto de conexin.





La idea de Prandtl fue combinar en un solo instrumento un tubo de Pitod y un tubo piezimtrico para medir la presin diferencial entra ambos (ver pag. 128 al 131 Mecnica de fluidos y Mquinas hidrulicas; Claudio Mataix). La combinacin de estos instrumentos permitirn obtener las velocidades del flujo al interior de los conductos mediante las siguientes ecuaciones:

Pd Pt Pe v2 Siendo la densidad del gas circulante (en nuestro caso aire). La presin total, Pt, es la obtenida en la boca del tubo y la presin esttica, Pe, la obtenida en los orificios de su pared lateral.

4. Metodologa de la experimentacin.

4.1. Materiales, Equipos e Instrumentos. Antes de la inicio de la prctica deben verificarse si se cuenta con los siguientes materiales, equipos e instrumentos y si estos estn en condiciones de trabajar con precisin, confiabilidad y seguridad.

Banco de pruebas de ventilador. Cargador de bateras Tubos de pitod y piezmetros. Manmetros U con fluido manomtrico agua. Tubo de Prandtl. Manmetro diferencial electrnico con lector de velocidad para el tubo de pitod . Termmetro.

4.2. Procedimiento Experimental.

1. Verificar la correcta instalacin del banco de pruebas. 2. Verificar la correcta instalacin de los instrumentos tanto en la entrada como en la

salida del ventilador. 3. Conectar el cargador de bateras a las terminales del motor del ventilador graduar la

tensin y la corriente. 4. Colocar la vlvula de mariposa en posicin 0 (Totalmente abierto). 5. Arrancar el equipo y tomar los datos marcados por los instrumentos tanto a la

entrada como a la salida. 6. Colocar la vlvula en la siguiente posicin y tomar nuevamente los datos. 7. Generalmente se debe esperar entre 10 y 20 segundos para obtener una medida

estable de las presiones. 8. Es muy importante al realizar medidas con tubo de Pitot asegurarse de que el tubo

est perfectamente alineado con la direccin de la corriente. 9. Repetir el anterior paso hasta cerrar totalmente la vlvula de mariposa y retornar de

manera inversa hasta la posicin 0.





10. Una vez concluida la toma de datos, desenergizar el banco de pruebas. 11. Desinstalar los instrumentos y dejar todo como se lo encontr.

4.3. Registro de Datos.

Temperatura ambiente: ....... Presin atmosfrica a nivel del mar : 760 mm Hg Densidad del aire: 1.2046 kg/m3 Presin atmosfrica local : ........ Densidad del aire local:...........

Se procede a la toma de datos como se sugiere en la tabla siguiente:

N

Angulo de

vlvula

Datos a la entrada al vent. Datos a la salida del ventilador Presin

dif Prandtl

Velocidad Temp

Presin esttica

Presin diferenci

al Presin

dinmica Temp

1 2

Tabla -1. Tabla de registro de datos

4.4. Clculos.

En funcin a la caracterizacin del tipo de flujo (compresible incompresible) obtenido durante el anlisis determinar las velocidades y caudal que circulan tanto en la entrada como en la salida del ventilador para cada posicin de la vlvula mariposa.

Graficar el desarrollo de las presiones esttica, dinmica y total vs el ngulo de apertura de vlvula.

Graficar el desarrollo de la velocidad de flujo y el caudal vs el ngulo de apertura de vlvula.

Realice un anlisis de la grafica del comportamiento de las presiones dinmica, esttica y total vs el caudal que pasa por el ramal de salida del ventilador.

5. Cuestionario a) Explique fsicamente Cul es el principio de funcionamiento del tubo de Pitod? b) Explique los criterios para discriminar entre flujo compresible y flujo incompresible? c) Comente acerca del comportamiento de la temperatura durante las pruebas.

N de Revisin

Elaborado por Observacin

Revisado por Fecha

I Ing. Carlos Antonio Flores Castillo Para realizacinIng. Carlos Antonio

Flores Castillo 040310

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