Primer Lab Oratorio de Medicion de Caudal

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA

Ordinola Ascencios Julio.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA-ENERGÍA

TEMA:

Primera Experiencia: Medición del Caudal

CURSO:

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

PROFESOR:

Juan Palomino Correa ALUMNOS:

BELLAVISTA - CALLAO

2011

INDICE

LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS



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TEMA Pág

CARATULA--------------------------------------------------------------------------------------------------- 1

INDICE------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2

1.INTRODUCCION--------------------------------------------------------------------------------------- 3

2. FORMULACIÓN DELPROBLEMA----------------------------------------------------------------------3

3. OBJETIVOS------------------------------------------------------------------------------------------ -------3

3.1.ObjetivoPrincipal------------------------------------------------------------------------------3

3.2.ObjetivosSecundarios------------------------------------------------------------------------3

4. MATERIALES YMÉTODOS---------------------------------------------------------------------------4

4.1. Equipos eInstrumentos---------------------------------------------------------------------4ProbetaGraduada-----------------------------------------------------------------------------4Gravímetro de bancohidráulico----------------------------------------------------------- 4

Termómetro------------------------------------------------------------------------------------ 5Cronómetro------------------------------------------------------------------------------------ 5

4.2. Procedimientos------------------------------------------------------------------------------ 5Ensayo de flujovolumétrico--------------------------------------------------------------- 5Ensayo de flujogravimétrico--------------------------------------------------------------- 6

4.3. Análisis y métodos decálculo---------------------------------------------------------------7Ensayo de flujo

volumétrico----------------------------------------------------------------- 7Ensayo de flujo

gravimétrico---------------------------------------------------------------- 8




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3. RESULTADOS------------------------------------------------------------------------------------------- 9

5.1. Tabulación de resultados ygráficos------------------------------------------------------ 9

4. CONCLUSIONES--------------------------------------------------------------------------------------- 10

5. RECOMENDACIONES-------------------------------------------------------------------------------- 10

6. BIBLIOGRAFÍA----------------------------------------------------------------------------------------- 10

7. ANEXOS------------------------------------------------------------------------------------------------ 11

1) Introducción:

Las mediciones de caudal se debe hacer en plantas químicas, refinerías,centrales eléctricas, y cualquier otro lugar donde la calidad del producto el

rendimiento de la planta depende de tener una precisión del caudal. Lasmediciones de flujo también estarán en nuestra vida cotidiana en ladosificación de agua y gas natural en nuestros hogares y la gasolina ennuestros autos.

En este experimento se medirá el flujo de agua en el laboratorio demecánica de fluidos en el banco gravimétrico entre las mediciones quenormalmente se llevan a cabo en un fluido que circula por un conductocerrado se tiene la del gasto, para lo cual existen varios métodos a saber:métodos directos, indirectos, gravimétricos, volumétricos, electrónicos yelectromagnéticos. Por ejemplo, un método directo para medir un gasto enun flujo dado consiste en determinar el volumen o el peso del fluido quepasa por una sección en un intervalo de tiempo específico.

Los métodos indirectos para medir el gasto suelen requerir la determinaciónde una carga manométrica, una diferencia de presiones o la velocidad envarios puntos de una sección transversal, para que posteriormente con basea estos datos, se calcule el gasto buscado.Los métodos más precisos son los gravimétricos o los volumétricos, en loscuales el peso o el volumen del fluido se miden mediante balanzasapropiadas que en este caso es un (banco gravimétrico) o por medio de untanque aforado de acuerdo con un intervalo de tiempo que se mide con uncronómetro.




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2)Formulación del problema:

Calcular el caudal de un líquido que en este caso es el agua por el métodogravimétrico y volumétrico y contrastar con la base teoría.

3) Objetivos:

3.1. Objetivo Principal

• Familiarizarse con los métodos de medición de caudal de fluidos queen este caso es el (agua) incompresibles en conductos cerrados.

3.2. Objetivos específicos

• Analizar comparativamente la eficiencia de los instrumentos ométodos empleados para la medición del caudal.

• Analizar los errores que se dan en el momento de realizar losexperimentos en el laboratorio y contrastar con el argumentoteórico.

4) Materiales y métodos:

4.1. Equipos e instrumentos

➢ Probeta graduada, 2000 ml

Especificaciones

Ref.: 11636320

Clase B

Tolerancia ± 20 ml

Con pico y base hexagonal

Graduación cada 20 ml

DIN 12680, ISO 4788




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➢ Gravimétrico de banco hidráulico

Condiciones de funcionamientoEntorno de funcionamiento:Laboratorio de medio ambienteTemperatura de almacenamiento:-25 º C a +55 º C (al momento de embalaje para el transporte)Rango de temperatura:5 º C a +40 º CServicios EsencialesSuministro eléctrico:Monofásico, puesta a tierra de suministro eléctrico,220/240 VAC, 50 Hz, o 110 / 120 VAC, 60 Hz a 200 WEl espacio del piso es necesario:Aproximadamente 2,5 m x 1,5 m de suelo firme y parejo,EspecificaciónSuperficie útil dimensiones:1200 mm x 760 mm x 1100 mmBolsas de dimensiones y peso:1,65 m3 y 158 gLa precisión típica de medición de caudal: 2%Otras partes:Capacidad del depósito: 160 litrosPesar Capacidad del depósito: 40 litrosSuspensión pesos: seis pesos, cada uno de 2 kgCapacidad de la bomba: de 0 a 60 litros / minuto a lacabeza de 1,5 mAccesorios (incluidos):

• Aditivo en el agua y la hoja de• Todas las tuberías necesarias y abrazaderas de tubos

➢ Termómetro Cronómetro

4.2. Procedimiento

Ensayo de Flujo Volumétrico:




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1. Preparación para la realización de la experiencia y los instrumentos para el ensayo

2. Realización dela experiencia registrando los datos de la misma (tiempo)

3. Finalizado la experiencia se mide el volumen con la probeta y luego se mide la temperatu





7


Ensayo de Flujo Gravimétrico :




8

3. Luego al llegar a la marca del banco se coloca una pesa con suavidad se baja la palanca

4. Luego se mide el tiempo que llega las masas a la marca del banco y se prosigue con este

1. Preparación de los instrumentos a usar y luego se abre la válvula para dejar que fluya el

2. Luego nos fijamos en el nivel de referencia en el tanque para poder medir el tiempo hasta





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4.3. Tabulación

N

°

Gravimetrico volumetrico




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T(s)

Pesos (2Kg)

T(s)

Volumen (cc)

1 91 1 10 1380

194

2

317

3

2 45 1 5 1800

101

2

15

7

3

3 12 1 3 1600

29 2

48 3

4 7 1 2 1340

20 2

35 3

4.4. Análisis y métodos de cálculo

Ensayo de Flujo Volumétrico :

Para este ensayo se tomara la ecuación del flujo del agua con respecto altiempo (V=v/t ), y se recogerán los datos obtenidos durante la experienciapara realizar los cálculos, luego se promedian los resultados pues en elensayo se han incluido ciertos errores (por error del alumno o por el margende error que ofrece el instrumento)y finalmente se obtiene un valorpromedio para el flujo que luego será comparado con el resultado obtenidopor el ensayo del flujo gravimétrico.

A) Para el Primer ensayo:

V1= 890cc/10s = 89 cc/s

B) Para el segundo ensayo:

V1= 1800 cc/5s = 360 cc/s

C) Para el tercer ensayo:




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V1= 1600 cc/3s = 533.33 cc/s

D) Para el cuarto ensayo:

V1= 1340 cc/2s = 670 cc/s

Ensayo de Flujo Gravimétrico :

Para este análisis se realizarán los cálculos mediante la siguiente ecuaciónV=3 × Mmasast×ρ obtenida al hacer el equilibrio en la marca deldispositivo, esto nos lleva a buscar la densidad del agua, y como estadepende de la temperatura después de la experiencia se tomara la

temperatura y por tablas se obtendrá la densidad del agua para realizar loscálculos, la cual dio una temperatura de 22°C lo que lleva a una densidadaproximada a 998 Kg/m3

A) Para el Primer ensayo:

V1=3×2Kg998Kgm3×91s =66 cc/sV2=3×2Kg998Kgm3×103s=58cc/s

V3=3×2Kg998Kgm3×123s= 49cc/s

B) Para el segundo ensayo:

V1=3×2Kg998Kgm3×45s =134 cc/sV2=3×2Kg998Kgm3×56s=107 cc/s

V3=3×2Kg998Kgm3×56s=107 cc/s

C) Para el tercer ensayo:

V1=3×2Kg998Kgm3×12s =501 cc/sV2=3×2Kg998Kgm3×17s=354 cc/s

V3=3×2Kg998Kgm3×19s=316 cc/s

D) Para el cuarto ensayo:

V1=3×2Kg998Kgm3×7s =859cc/sV2=3×2Kg998Kgm3×13s=462 cc/s

V3=3×2Kg998Kgm3×15s=401 cc/s

5) Resultados




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5.1. Tabulación de resultados y gráficos

N° Vgravimetrico(

cc/s)

Vvolumétricopr

omedio (cc/s)

Vgravimetricop

romedio (cc/s)

% de error

1 66

89 58 34.83%58

49

2 134

360 116 67.7%107

107

3 501

533.33 390.33 26.81%354

316

4 859

670 573.33 14.43%462

401




13

20

40

60

80100

120

Primer Ensayo

Segundo Ensayo

Tercer Ensayo

Cuarto Ensayo





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6) Conclusiones

Con los datos obtenidos en el laboratorio, se obtuvieron los valores de loscaudales volumétrico y gravimétrico, los cuales diferían por un gran margende error lo cual concluye que hubo fallas a la hora de medir el caudal. Estoindica que se introdujeron errores a la hora de medir los caudales los cualesprodujeron esta diferencia de resultados; los cuales se menciona acontinuación:

Al momento de medir el flujo gravimétrico no se consideró el peso deltanque que contenía el agua y del peso de los aparatos que los sujetaban al

momento de calcular el volumen del agua en el intervalo de tiempo medido,además al momento que en tanque subía de nivel la válvula dejaba salir elagua lo cual hacia variar un poco el volumen del agua del tanque aparte delas fugas que este tenía y también la poca precisión al momento de hace elensayo en el intervalo de poner las pesas y tomar el tiempo promedio en elcronometro.

También al momento de medir el flujo volumétrico se introdujo algunoserrores al aproximar el volumen del agua en el intervalo de tiempo medido,además cuando el flujo se incrementó salpico un poco del fluido lo cual hizo

variar un poco al volumen medido.




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Esto además del margen de error de los dispositivos usados hacen que loscaudales medidos varíen en esas proporciones en vez de mostrar valoresmás cercanos entre si, al medir un mismo caudal por dos métodosdiferentes.

7) Recomendaciones

➢ Tener en cuenta los pesos de los dispositivos a la hora de tomar losdatos en el método gravimétrico.

➢ Realizar mejoras al banco hidráulico para evitar fugas queperjudiquen los resultados de la experiencia.

➢ Tener más cuidado al momento de tomar las medidas del volumen enel ensayo volumétrico para no introducir errores de medición.

8)Bibliografía

➢ Mecánica de Fluidos de Robert L. Mott➢ Mecánica de Fluidos: Fundamentos y aplicaciones de Cengel y

Cimbala➢ Robert W. Fox y Alan T. McDonald, Introducción a la Mecánica de

Fluidos, Cuarta Edición, Mc Graw Hill, México, 1995.

9) Anexos




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Tabla de propiedades del agua del libro de Mecánica de fluidos sexta ediciónde Robert L. Mott


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