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Sistemas de flujo
Mecnica de fluidos
Fredys jimenez Mendoza
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MEDIDORES DE FLUJO
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Introduccin
Siempre que se trabaja con un fluido , existe lanecesidad de realizar un conteo de la cantidadque se transporta, para lo cual utilizamosmedidores de flujo.
Algunos de ellos miden la velocidad de flujo demanera directa y otros miden la velocidadpromedio, y aplicando la Ecuacin de
continuidad y la de energa se calcula lavelocidad
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FACTORES PARA LA ELECCIN DEL TIPO DE
MEDIDOR DE FLUIDO
Intervalo de medicin Exactitud requerida Prdida de presin Tipo de fluido Tipo de medicin
Calibracin Medio ambiente
Lugar de ubicacin
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TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO
MEDIDORES DE CABEZA VARIABLE*Tubo de venturi*Placa de Orificio
MEDIDORES DE REA VARIABLE*Rotmetro*Fluxometro de turbina*Fluxometro de vortice*Fluxometro electromagntico*Fluxometro de Ultrasonido
*Fluxometro de velocidad-Tubo de Pitot-Anemmetro de Copas-Anemmetro de Alambre Caliente
MEDIDORES DE FLUJO MASICO:1. El medidor de masa inferencial que mide por lo comn el flujo volumtrico del fluido y sudensidad por separado.
2. Medidor de masa verdadero,que registra directamente el flujo en unidad de masa.Algunos medidores de flujo masico son:
a) El medidor de efecto Magnus.b) El medidor de momento transversal para flujo axialc) El medidor de gasto de masa de momento transversal para flujo radial.d) El medidor de gasto de masa de momento transversal.e) El medidor trmico de gasto de masa giroscpico.
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1. MEDIDORES DE CABEZA VARIABLE
1.1 TUBO DE VNTURI
Es una tubera corta recta, o garganta, entre dos tramos cnicos. Lapresin vara en la proximidad de la seccin estrecha; as, al colocarun manmetro o instrumento registrador en la garganta se puedemedir la cada de presin y calcular el caudal instantneo.
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BOQUILLA O TOBERA DE FLUJO
Es una contraccin gradual de la corriente de flujoseguida de una seccin cilndrica recta y corta.
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FLUXOMETRO DEULTRASONIDO
Consta de unas Sondas, que trabajan por pares, como emisor y receptor.Los hay dos tipos:a) DOPPLER: Miden los cambios de frecuencia causados por el flujo del lquido.
Se colocan dos sensores cada uno a un lado del flujo a medir y se enva unaseal de frecuencia conocida a travs del lquido.
b) TRNSITO: Tienen transductores colocados a ambos lados del flujo.Las ondasde sonido viajan entre los dispositivos con una inclinacin de 45 respectoa la direccinde flujo del lquido.
http://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml8/12/2019 Tuberias en Paralelo1
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Medidores de masa digitales
Anemmetro de cucharas PCE-A420
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TIPO DEMEDIDOR NOMBRE IMAGENES ESPECIFICACIN TECNICA USADO ENTIPOS DE
FLUIDOSRANGO DEMEDIDA OBSERVACIN COSTOS
MEDIDORES DEAREA VARIABLE
ROTAMETROEl rotmetro es uninstrumento paradeterminar elcaudal de fluidos,lquidos o gasesen tuberas.
trabaja segn elprincipio delcuerpo ensuspensin. En untubo de medicinde plstico cnicose encuentra uncuerpo ensuspensin quees levantado porla inercia del
propio fluido
FLUIDOS GASY LIQUIDOS
TRANSPAREN
TES YCLAROS
1:10El rotmetroutiliza unaescala en l/hpara agua oNm/h para aire
El Cuerpoflotante es por logeneral de PVDF(Polifluorurode vinilideno)
Por lo general secoloca vertical
30 Us a350Us
TUBO PITOTFLUXOMETRO DETURBINAFLUXOMETRO DEVORTICE
FICHA TECNICA DE PRINCIPALES MEDIDORES DE FLUJO
http://www.google.com.co/url?sa=i&source=images&cd=&docid=O10BiquzKCq4TM&tbnid=vFRt6-_G43PcCM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://www.lynsa.com/ABB/caudal/rotametro.html&ei=e9tfUqjbO4eQ9QSJt4GoCA&psig=AFQjCNFGdPHtfWby7QcABVIgZV09fbntLA&ust=13821002200569598/12/2019 Tuberias en Paralelo1
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Sistemas con mltiples tuberas
Ejemplos de sistemas de mltiples tuberas: (a) Tuberas en serie.(b) Tuberas en paralelo. (c) Problema de tres reservorios.
totalQQQQ 321
321 hhhh BA
321 hhhh BA
321 QQQQ BA
g
V
D
L
fKh j 2
2
2
2
2
222
g
V
D
LfKh j
2
2
1
1
1
111
g
V
D
LfKh j
2
2
3
3
3
333
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Ejemplo 1: Calcular el caudal (Q, m3/h) a travs de un sistema de trestubos conectados en serie.
5 m
pA-pB = 150000 Pa
ReservorioAgua (20C)
Atmsfera
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Solucin:
321 hhhh BA
g
V
D
LfKh
2
2
1
1
1111
g
V
D
LfKh
2
2
2
2
2222
g
V
D
LfKh
2
2
3
3
3333
1 ecuacin, 3 incgnitas (h1, h2, h3)
2 ecuaciones, 5 incgnitas (f1,V1)
3 ecuaciones, 7 incgnitas (f2,V2)
4 ecuaciones, 9 incgnitas (f3,V3)
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agua
11
1
DV
Re
agua
222
DVRe
5 ecuaciones, 10 incgnitas (Re1)
6 ecuaciones, 11 incgnitas (Re2)
7 ecuaciones, 12 incgnitas (Re3)
8 ecuaciones, 12 incgnitas
9 ecuaciones, 12 incgnitas
2
9,0
111
1
Re
74,5
/7,3
1log
25,0
D
f
2
9,0
222
2
Re
74,5
/7,3
1log
25,0
D
f
2
9,0
333
3
Re
74,5
/7,3
1log
25,0
D
f
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agua
333
DVRe
2
22
2
11 DVDV
2
33
2
22 DVDV
Dado que Q1=Q2=Q3, se obtiene:
10 ecuaciones, 12 incgnitas
11 ecuaciones, 12 incgnitas
12 ecuaciones, 12 incgnitas
En MATLAB:
Q= 0.002839 m3/s = 10.22 m3/h
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Sistemas_Flujo_3_Tuberias_Serie_Q.m
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Funcion_3_Tuberias_Serie_Q.m
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Ejemplo 2: Las tuberas del ejemplo 1 se disponen en paralelo. Si hAB
=20.3 m, (a) Calcular el caudal total (Q, m3/h) a travs de un sistema de trestubos conectados en paralelo. (b)Calcular Q1, Q2, Q3
hAB=20.3 mAgua (20C)
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Solucin:
321 QQQQ BA
1 ecuacin, 2 incgnitas (f1,V1,)
2 ecuaciones, 4 incgnitas (f2,V2)
Dado que , se obtiene:
g
V
D
LfKh
2
2
2
2
2222
g
V
D
LfKh
2
2
3
3
3331
3 ecuaciones, 6 incgnitas (f3,V3)
4 ecuaciones, 10 incgnitas (Q,Q1,Q2,Q3)
5 ecuaciones, 11 incgnitas (Re1)2
9,0
111
1
Re
74,5
/7,3
1log
25,0
D
f
g
V
D
LfKh 2
2
1
1
1111
321 hhhh BA
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agua
111
DVRe
agua
22
2
DVRe
6 ecuaciones, 12 incgnitas (Re2)
7 ecuaciones, 13 incgnitas (Re3)
8 ecuaciones, 13 incgnitas
9 ecuaciones, 13 incgnitas
agua
333
DVRe
10 ecuaciones, 13 incgnitas
2
9,0
222
2
Re
74,5
/7,3
1log
25,0
D
f
2
9,0
333
3
Re
74,5
/7,3
1log
25,0
D
f
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23/39
1
2
11 V
4
DQ
11 ecuaciones, 13 incgnitas
2
2
22 V
4
DQ
12 ecuaciones, 13 incgnitas
3
2
3
3 V4
DQ
13 ecuaciones, 13 incgnitas
En MATLAB:
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Sistemas_Flujo_3_Tuberias_Paralelo_Q.m
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Funcion_3_Tuberias_Paralelo_Q.m
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Ejemplo 3: Problema con 3 reservorios. Encontrar Q1,Q2,Q3.
z2=100 m
z3=40 m
z1=20 m(1)
(2)
(3)
Juntura. hj=(pj/(g))+zj
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Solucin:
jj hzh 11
g
V
D
LfKh j
2
2
2
2
2222
gV
DLfKh j
2
2
1
1
1111
g
V
D
LfKh j
2
2
3
3
3333
4 ecuaciones, 6 incgnitas (f1,V1)
5 ecuaciones, 8 incgnitas (f2,V2)
6 ecuaciones, 10 incgnitas (f3,V3)
jj hzh 22
jj hzh 33
1 ecuacin, 2 incgnitas (hj, h1j)
2 ecuaciones, 3 incgnitas (h2j)
3 ecuaciones, 4 incgnitas (h3j)
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totalQQQQ 321 7 ecuaciones, 13 incgnitas (Q1,Q2,Q3)
agua
111
DVRe
8 ecuaciones, 14 incgnitas (Re1)
9 ecuaciones, 15 incgnitas (Re2)
10 ecuaciones, 16 incgnitas (Re3)
11 ecuaciones, 16 incgnitas
2
9,0
333
3
Re
74,5
/7,3
1log
25,0
D
f
2
9,0
222
2
Re74,5
/7,31log
25,0
D
f
2
9,0
111
1
Re
74,5
/7,3
1log
25,0
D
f
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agua
222
DVRe
12 ecuaciones, 16 incgnitas
agua
333
DVRe
13 ecuaciones, 16 incgnitas
1
2
11 V4
DQ
14 ecuaciones, 16 incgnitas
2
2
22 V
4
DQ
15 ecuaciones, 16 incgnitas
3
2
3
3 V4DQ 16 ecuaciones, 16 incgnitas
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Sistemas_Flujo_3_Reservorios_Q.m
Importante!,los signosde caudales y velocidadesen la aproximacin inicial
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Funcion_3_Reservorios_Q.m
Importante!,el operadorvalor absoluto para asegurarque Re sea positivo en la ecuacinde Colebrook
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Redes complejas
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Combinacin de bombas e hidroturbinas en sistemasde flujo
turbinabombatuberiaentsal hhhhh
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80 m
Ejemplo 4: Calcular Q
2
3
3
60
1
)3(785.3
1
/1000
/1150
s
min
mE
gal
mingal
smQmhbomba
mLTubera
1500
inDTubera
6
comercial)(acero,)5(5 mE
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Solucin:
2
3
3
1
60
)3(785.3
1
/1000
/1150
min
s
mE
gal
mingal
smQmh
bomba
bombatuberiaentsal hhhh
g
V
D
L
fKhi
ituberia 2
2
f
D
f Re
51.2
7.3
/log2
110
VDQ 2
4
agua
DV
Re
2 ecuaciones, 3 incgnitas (Q, htubera ,hbomba)
3 ecuaciones, 5 incgnitas (V,f)
4 ecuaciones, 6 incgnitas (Re)
5 ecuaciones, 6 incgnitas
6 ecuaciones, 6 incgnitas
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Sistemas_Flujo_Bomba.m
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Funcion_Sistemas_Flujo_Bomba.m
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Bibliografa
[1] FAY, James. Mecnica de Fluidos. Compaa editorialcontinental. 1996.
[2] WHITE, Frank. Fluid Mechanics. McGraw-Hill. 2001.
[3] MUNSON, YOUNG, OKIISHI. Fundamentals of fluid mechanics.John Wiley & Sons. 2002.