Manual de Lab de Fenomenos NUEVA Febrero de 2014 PDF

Febrero de 2014

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO DE ANZOTEGUI

ESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA

MANUAL DE LABORATORIO DE FENMENOS DE TRANSPORTE

PROFESORES: PREPARADORES:

YANEIS OBANDO JOHANA SUAREZ

LUIS PEA SAMUEL SALAZAR

Laboratorio De Fenmenos de Transporte

Pgina 2 de 35

Asignatura: Laboratorio de Fenmenos de Transporte.

Cdigo: 064-4272

Pre-requisito: 064-3263 (Fenmenos de Transporte II)

Semestre: VII

Horas semanales: 4 (segn cronograma de trabajo)

1 Descripcin general del curso

1.1 Objetivo general

Comprobar experimentalmente conocimientos tericos de temas aprendidos en teora relativos a fenmenos de transporte, en particular: transferencia de calor, masa y momento, mediante la realizacin de ensayos usando equipos diseados para tal fin.

1.2 Objetivos especficos

1. Familiarizarse con el funcionamiento de los equipos de fenmenos de transporte ubicados dentro del Laboratorio de Operaciones Unitaria (LOU) del Dpto. de Ing. Qumica.

2. Utilizar artificios matemticos para modelar el comportamiento de los fluidos y/o mecanismos de transferencia de calor.

3. Utilizar las tcnicas subjetivas, pero inherentes a la prctica, referente al uso apropiado de los equipos.

4. Adquirir destreza en la toma de datos experimentales y en la correcta presentacin resultados.

5. Demostrar habilidad en la interpretacin y anlisis de los resultados obtenidos.

6. Adquirir la habilidad de trabajo en grupo de forma coordinada, tanto dentro del laboratorio como en la preparacin del informe.

7. Utilizar los conocimientos obtenidos en las materias tericas para aplicarlos en la resolucin de problemas.

8. Promover el flujo de ideas para el mejoramiento continuo del laboratorio.

9. Mejorar los aspectos relacionados con la preparacin y presentacin de informes tcnicos.

1.3 Sntesis de conocimientos previos

Conceptos bsicos de Mecnica de fluidos: Viscosidad. Cantidad de movimiento. Ecuacin de Bernoulli. Ecuacin de Continuidad. Balance macroscpico de energa mecnica. Medidores de Flujo. Coeficiente de descarga. Bombas. Clasificacin. Caractersticas de las bombas. Conceptos bsicos de Transferencia de calor: Transferencia de calor.


Pgina 3 de 35

Intercambiadores de calor. Clasificacin. Caractersticas de diseo de intercambiadores de calor. Aletas. Coeficientes de transferencia de calor. Difusividad trmica.

1.4 Programacin del curso

Se realizarn seis (6) proyectos relacionados con los conocimientos obtenidos en los cursos de Fenmenos de Transporte I y II:

Prctica 1. Experimentos de Reynolds Prctica 2. Calibracin de Medidores de Flujo Prctica 3. Perfil de temperatura. Prctica 4. Intercambiadores de calor. Prctica 5. Perdida de carga en tuberas y accesorios Prctica 6. Bernoulli y Calibracin por peso muerto Prctica 7. Medicin de viscosidad

La fecha de realizacin de estas prcticas, se publicaran bajo el formato de cronograma de trabajo.

Para cada una de las prcticas:

1. Se presentar un examen de pre-laboratorio (ste ser elaborado y aplicado por el preparador docente), donde se pretende evaluar su preparacin previa a la realizacin de la prctica.

2. Se presentar un informe (bajo el formato que se explicar mas adelante) el cual ser entregado al preparador de 7 a 15 das despus de finalizada la prctica segn lo establecido por el mismo. Cada da de retraso le restar dos (2) puntos a la nota definitiva del informe.

1.5 Desarrollo de las actividades

Las prcticas se realizaran los das Jueves y Viernes de 8:00 am a 12:00 pm y de 2:00 a 6:00 pm en las instalaciones del Laboratorio de operaciones Unitarias (LOU).

La asistencia a la prctica est precedida por la asistencia a una reunin donde se informar al estudiante todos los parmetros a estudiar en la prctica a realizar, as como el funcionamiento del equipo. Esta reunin es preestablecida de comn acuerdo con el preparador y no es opcional sino obligatoria, y la no asistencia se considerar como ausencia a la prctica. Se asumir que el estudiante ha ledo este manual, en particular la prctica a efectuar y las referencias bibliogrficas recomendadas.

1.6 Evaluacin

A excepcin de casos particulares acordados de mutuo acuerdo, la calificacin estar hecha de la siguiente forma:

70% Informes.

20% Exmenes de pre-laboratorio.


Pgina 4 de 35

10% Apreciacin general.

Los informes sern evaluados usando una lista de cotejo, donde se tomarn en cuenta los diversos aspectos tanto de contenido como de forma. Las notas no sern publicadas al final del curso, sino que se le informar personalmente al grupo con el fin de que se observen los posibles errores cometidos a fin de propiciar un mejoramiento continuo en la presentacin de los informes.

1.7 Estructura del Informe

I. La pgina del Titulo:

Contiene la siguiente informacin:

1. Encabezado en forma centrada, en la parte superior, que incluye Universidad de oriente, Ncleo de Anzotegui, Escuela de Ingeniera y Ciencias Aplicadas, Departamento de Ingeniera Qumica;

2. En el centro, el ttulo de la prctica (tal como aparece en el manual de prcticas);

3. Informacin de grupo: Nombre del grupo, seccin, integrantes del grupo (Apellido, Nombre y Cdula);

4. Nombre del preparador y del profesor;

5. En la parte inferior: Lugar y fecha de entrega. (Ejemplo)

II. Resumen

Por definicin, un resumen es una explicacin breve de una cosa. Se debe explicar lo que se hizo (metodologa seguida) y los resultados ms resaltantes. Sin hacer referencia al contenido dentro del informe (ni a graficas, tablas, dibujos, etc.). Debe estar contenido en un solo prrafo y en una sola pgina y no debera exceder unas 200 palabras. Note que aunque se presenta al principio del informe, este debe ser redactado de ltimo.

III. Captulo I: Introduccin

Contiene el planteamiento del problema, en donde se explican las razones que justifican la realizacin de la prctica, su importancia, ventajas y alcance del trabajo en la

formacin del Ingeniero Qumico, de manera que debe llevar la secuencia lgica Qu?

Por qu? Cmo?. Se debe dejar al lector un claro perfil de lo que se desea con la prctica. Finalmente se debe presentar el objetivo general y los objetivos especficos.

Debe evitarse la tentacin de copiar directamente de los libros ya que esto resulta obvio, por el contrario, se desea que Ud., con sus propias palabras y su sentido de la orientacin explique de lo que se trata la prctica.


Pgina 5 de 35

IV. Capitulo II: Desarrollo del proyecto

Consta de dos partes:

1. Tablas de datos: Se deben mostrar en forma tabulada todas las variables medidas durante la prctica y no resultados de clculos1. Adems de propiedades y magnitudes fsicas y/o qumicas a utilizar.

2. Muestra de clculos: Se debe mostrar un ejemplo de los clculos realizados, donde se detallen ecuaciones con trminos definidos2, las respectivas unidades, y las tablas de datos de donde se tom la informacin. Tambin se debe mostrar la referencia bibliogrfica de la ecuacin usada y su nombre si esta lo tiene (p. e.: la ecuacin de clculo de caudal en base al volumen y tiempo es elemental y no tiene un nombre especfico, pero existe la ecuacin de Bernoulli, la Primera ley de la Termodinmica o la ecuacin de Francis). Si hay repeticin de clculos, se debe hacer referencia a la tabla y/o grfica donde se muestra (p. e.: los valores de V y t fueron tomados de la tabla 1.2 y los resultados de Q se muestran en la tabla 3.5 y se muestra su grfica respecto a la altura del flotador del rotmetro en la figura 4.2) . Se debe asegurar de que aparezca en las tablas los clculos que se usen para la muestra de clculos. Se sugiere que para la muestra de clculos se usen los valores que encabezan las tablas, eso hace que el lector los ubique ms rpido y Ud. demuestra su capacidad de comunicacin.

Tenga en cuenta que Ud. fij unos objetivos al principio de la prctica y del informe, y este debera ser el orden lgico que se use para mostrar los clculos. Haga referencia a procedimientos y/o rutinas de clculos que us y que se muestran en los libros de la bibliografa.

V. Capitulo III: Resultados y discusin

Se deben mostrar los resultados en forma de tablas en una secuencia lgica segn se seala en la Muestra de Clculos. La discusin de tales resultados es la parte ms importante del informe3, aqu se demuestra su habilidad para analizar los diferentes resultados obtenidos durante la experiencia. Es necesario que se hable de cada aspecto de la prctica, de cada grfica o tabla que Ud, decida importante como para mostrarla. Se debe demostrar sentido crtico que demuestre su conocimiento de la materia y que tanto profundiza en cada situacin. Se deben hacer comparaciones entre lo que resulta en la prctica y lo que se espera tericamente, haciendo constantemente referencia a la bibliografa. Se deben explicar cualquier desviacin, su magnitud, en trminos de porcentajes, por ejemplo4.

1 Observe que un caudal no es un dato si no el resultado de la divisin de un volumen y un tiempo, que es lo que se miden en

el laboratorio. 2 Si la ecuacin no es elemental [Q=V/t; F=m.a; Vprom=(V1+V2)/2], debe hacer referencia a la fuente (libro, artculo, etc.) de

donde la tom. 3 No es extrao que un lector interesado se limite a leer solo el resumen y la discusin de los resultados en un informe

tcnico. Aunque esta prctica no es conveniente, ocurre con mucha frecuencia, por tanto debe ser tomada en cuenta. 4 Es comn que el estudiante asigne los errores a defectos en los equipos utilizados, el tiempo, la poca asesoria, etc. Se debe

tomar en cuenta que es a l a quien se est evaluando y por tanto es el nico responsable de su informe. Es necesario


Pgina 6 de 35

VI. Capitulo IV: Conclusiones y recomendaciones

Las conclusiones se explican de manera breve y se deben incluir los resultados ms importantes de la prctica. Deben estar referidas nica y exclusivamente a lo encontrado en la prctica (tomando en cuenta rangos, configuraciones particulares, mtodos, etc.) (Ejemplo). En base a las conclusiones se verifica si se alcanzaron o no los objetivos propuestos. Deben estar enumeradas y segn un orden lgico y coherente con la discusin de los resultados.

Las recomendaciones son comentarios y/o aportes basados en su experiencia que eventualmente permiten mejorar el funcionamiento de los equipos, la prctica y del laboratorio en general.

VII. Bibliografa

Son las referencias bibliogrficas consultadas para la realizacin del informe. Esta deben ser citadas por lo menos una vez en el informe. Aunque obviamente, es deseable que revise tantos textos como pueda, evite colocar libros que en realidad Ud. no utiliz, solo para rellenar la bibliografa. Se debe estar preparado para mostrar el texto de donde fue extrada cierta informacin, si as se considere necesario. Pueden incluirse sitios Web relacionados con el tema y si cree conveniente y fuere posible, a fin de respaldar su trabajo, se debe anexar un Disquete con tal informacin.

La forma de presentar la bibliografa, se ajusta a la vigente para el mismo fin en Tesis de Grado (Consultar al respecto).

VIII. Anexos

Se usan como complemento del informe. Se trata de informacin que por alguna razn, no es conveniente mostrar dentro del mismo (p.e.: por tamao, no forma parte de los objetivos, etc.) Pero que de alguna manera respalda y/o complementa su trabajo. Pueden ser tablas, grficas y figuras tomadas de libros, manuales, Internet, etc. que contengan modelos matemticos, procedimientos, anlisis, fotos y/o esquemas del equipo, etc.

La forma de presentar los anexos, se ajusta a la vigente para el mismo fin en Tesis de Grado (Consultar al respecto). Igualmente, debe hacerse referencia a estos, al menos de forma general ( P. e.:.en el anexo A.1 se muestra un procedimiento parecido al empleado en este informe, pero usado en bombas de mayor capacidad).

Recomendaciones Generales:

1. Recuerde que se trata de un informe tcnico, por lo que es imperativo que Ud. siga las normas establecidas para el mismo. Esta prctica es comn en cualquier institucin (empresarial, comercial, educativa, etc.), donde existen formatos, estilos, estndares, etc., que Ud. debe asumir sin que estos sean modificados. Desde luego, caben las propuestas, pero incluso estas tienen su espacio en la configuracin del informe.

desarrollar el sentido de la autocrtica positiva de forma razonable, que al fin y al cabo, es lo que permite la mejora progresiva

en su calidad como estudiante y eventualmente como profesional.


Pgina 7 de 35

2. Por ser un informe tcnico, debe ser formal, lo cual implica que no se debe tratar de adornar usando por ejemplo: letras que sobre-resalten en tamao y/o color, rayas de colores, dibujos extravagantes, etc. Esto, aparte que no hace ganar ms puntos (mas bien lo contrario), le quita seriedad a cualquier informe tcnico. Recuerde que es un reflejo suyo y de su calidad ante el lector.

3. Se escribir a mano con un bolgrafo negro, en papel blanco tamao carta con mrgenes de 3,0 cm izquierdo y superior y 2,5 cm derecho e inferior.

4. La redaccin debe ser clara, sencilla, usando frases cortas pero con ideas concretas. Debe ser redactado en impersonal, de manera que el mrito lo tenga la Ciencia y no una persona. Es decir: Ud. debera escribir Se midi el caudal y no Medimos el caudal. Este hecho est relacionado con el carcter de humildad de un investigador ante la sabidura de la madre Naturaleza.

5. Evite entregarlo en carpetas costosas. Es preferible (en este caso) que use una carpeta de manila (amarilla), ya que esta podra no ser devuelta. Asegrese de que la secuencia (que se describir luego) sea respetada y que todas las hojas estn engrapadas.

6. Se debe procurar la homogeneidad del informe, de tal manera que no se observen letras y/o estilos obviamente diferentes que afecten la imagen y seriedad del informe.

7. Evite hacer referencias fantasmas. Este error es comn en quienes se ayudan (?) con otros informes, en los cuales se hace referencia a una tabla pero no se coloca su

ubicacin. Ej. .Los dems valores se muestran en la Tabla ( ).

8. Todas las magnitudes fsicas deben tener sus unidades, ya sea en tablas, figuras, grficas o ecuaciones. Aunque esto es obvio, en ocasiones se omiten siendo un error de grandes proporciones en un informe tcnico.

9. Las tablas deben disearse de manera que sean estticas y prcticas de entender. Evite hacer tablas sobrecargadas. Si Ud. cree conveniente, divida la informacin de forma lgica y razonable y presntela en varias tablas.

10. Las tablas deben estar numeradas en la parte superior, con un ttulo que no sea muy extenso, pero que refleje el contenido de la misma. Si se debe continuar una tabla en otra pgina, es necesario que coloque nuevamente el ttulo y el encabezado, pero informando al lector que se trata de una continuacin ( p. e.: colocando entre parntesis la palabra continuacin, o cont.).

11. El encabezado de cada tabla debe tener la magnitud a tabular y la unidad (si la hubiere) de la misma.

12. Si fuera necesario hacer un comentario respecto a una tabla, ste se colocar justo debajo de la misma, de forma resumida.

13. Las grficas y figuras deben estar numeradas en la parte inferior, con un ttulo que no sea muy extenso, pero que refleje el contenido de la misma.


Pgina 8 de 35

14. Lgicamente, se debe colocar la magnitud y sus unidades en cada eje.

15. Las grficas se deben hacer tomando una escala (lineal o logartmica) de tal modo que se aproveche toda el rea (Ejemplo).

16. Siempre que sea posible, deben dibujarse varias curvas dentro de la misma grfica sin exagerar tal situacin. Tenga en cuenta que de esta forma Ud. puede hacer comparaciones y relaciones, cosa que seria muy difcil hacer si aparecen en grficas distintas y con otra escala.

17. Si en un mismo grfico, para una variable independiente se desea mostrar dos (o ms) variables dependientes y de distintas dimensiones, use doble eje de ordenadas (p. e.: cuando se grfica la potencia hidrulica y la eficiencia de una bomba centrfuga con respecto al caudal). (Ejemplo)

18. Evite hacer grficas por no dejar. Es decir, grficas que ni Ud. ni el lector puedan entender fcilmente. Recuerde que Ud. debe explicar cada grfica posteriormente y que el lector debe entenderlas.

19. Cada ecuacin que se muestre debe ser enumerada segn su orden de aparicin, mostrndose su nmero alineado a la derecha y entre parntesis (Ejemplo)

20. Los valores numricos (datos, resultados intermedios y finales) se deben presentar tomando en cuenta las reglas de tratamiento de datos experimentales (cifras significativas, errores de medicin, propagacin de errores, etc.) . Debe evitarse la presentacin de resultados con ms precisin de la que realmente tienen. Se remite al estudiante al anexo relacionado.

1.8 Consideraciones Generales

1. El curso se dicta en un semestre con una sesin semanal de cuatro horas.

2. Se trabaja con grupos de cuatro estudiantes como mximo.

3. Se aceptar un informe por grupo. Bajo ninguna circunstancia se aceptarn informes individuales.

4. Todos los integrantes del grupo estn obligados a participar de la elaboracin del informe, y as ser asumido en la evaluacin del mismo.

5. Todos los estudiantes del laboratorio deben estar en su lugar de trabajo mientras se realice la prctica, siendo lo contrario suficiente motivo para que se considere la no participacin en la misma.

6. Todo el grupo debe estar presente en el laboratorio para la realizacin de la prctica. Si por alguna razn se pierden dos prcticas, automticamente se considerar que se ha


Pgina 9 de 35

reprobado la Materia (dos inasistencias corresponden al 40% de inasistencia, lo cual es mayor al 30% establecido en el reglamento interno de la UDO)5

7. Si por alguna razn la prctica no se puede realizar (falta de luz, agua, dao en el equipo o en la caldera) de manera que se rompe la secuencia previamente fijada (cronograma de trabajo), entonces de comn acuerdo con entre el preparador, el tcnico de laboratorio y el grupo se planificar una nueva fecha.

1.9 Normas y responsabilidades del preparador.

1. Disponibilidad de tiempo para la realizacin de la prctica.

2. Permanecer en el laboratorio durante la realizacin de las prcticas.

3. Asistir puntualmente el da de la prctica.

4. Mantener el orden y la disciplina en el laboratorio.

5. Respetar al estudiante.

6. Realizar las tareas asignadas por el profesor.

7. Estar presentes en las evaluaciones realizadas.

8. Retirar con anterioridad el material que sea necesario para la realizacin de cada prctica.

9. Ser un lder dentro del laboratorio.

10. Asegurarse de que cada estudiante dentro del laboratorio sepa lo que est haciendo.

11. Verificar que el rea de trabajo queden limpias y en orden luego de la culminacin de prcticas.

12. Llevar un control por escrito de forma clara y estricta de la asistencia de cada estudiante y la entrega de informes.

13. Aclarar dudas respecto al procedimiento experimental (sin entrar en detalles tericos) relacionadas con las prcticas.

1.10 Normas y responsabilidades del estudiante

1. Estar atento a las publicaciones que se hagan relacionados con el laboratorio (cronogramas, cambios de planes, horas de reunin, etc.), previa designacin por parte del profesor y/o preparador del medio para tal fin.

2. Asistir puntualmente a las reuniones de explicacin de prctica.

5 Salvo casos donde se pueda demostrar la incapacidad de la asistencia por parte del participante (constancia mdica).


Pgina 10 de 35

3. Asistir puntualmente a la prctica, segn el cronograma de trabajo. La asistencia parcial se considerar como ausencia a la prctica.

4. Utilizar ropa adecuada: Pantaln de jeans, camisa y zapatos adecuados. No se permitir bajo ninguna circunstancia el uso de faldas, pantalones cortos o bermudas, gorras, sandalias, franelillas u otra prenda de vestir que haga presumir inseguridad para el estudiante. Recuerde que se trabaja con altas temperaturas, sustancias qumicas, electricidad, etc.

5. Mantener en el laboratorio una aptitud de investigador: seria, organizada, analtica, crtica, proactiva, detallista, metdica, etc.

6. Mantener una aptitud de respecto a las personas involucradas con el laboratorio, esto es: profesor, preparador, personal del laboratorio y compaeros.

7. Mantener la disciplina dentro de las instalaciones del laboratorio. No fumar si consumir alimentos dentro de las instalaciones del laboratorio.

8. Mantener y dejar el rea de trabajo limpia y ordenada.

9. No recibir visitas dentro del laboratorio. Recuerde que este es equivalente a un saln de clases

10. Entregar al personal del laboratorio los materiales de trabajo una vez finalizada la prctica. Todo el grupo ser responsable por daos o prdidas de los materiales.

11. Poner a funcionar adecuadamente el equipo y ser cuidadoso en la toma de datos y muestras. No se permitir manipular ningn equipo, si demuestra incompetencia para hacerlo (Recuerde los principios bsicos de seguridad).

12. No se permitir, bajo ninguna circunstancia, la realizacin de prctica, sino se ha realizado o asistido a la reunin explicativa.

13. Entregar el informe al preparador en la fecha correspondiente, segn esta fuera establecida.

La no observacin de estas normas (y otras propias de un laboratorio de trabajo y/o institucin acadmica) ser motivo suficiente para que se le pida su desalojo por parte de los encargados: profesor, preparador, personal del laboratorio u otro profesor del Dpto. de Ing. Qumica que presencie tal situacin.


Pgina 11 de 35

2. Descripcin de las prcticas.

Practica 1. Experimentos de Reynolds

Objetivo general Estudiar el comportamiento de los regmenes de flujo, en tuberas de diferentes dimetros.

Objetivos especficos

1. Visualizar por medio de un colorante, el comportamiento del flujo de fluidos, en el rgimen laminar, transicin y turbulento.

2. Comprobar la dependencia existente del rgimen de flujo con el dimetro del conducto y la velocidad de flujo.

3. Relacionar las prdidas de carga por friccin en las tuberas con el nmero de Reynolds. 4. Establecer si el sistema estudiado cumple con la condicin de A para la ecuacin

Q = A* .

Materiales y Equipos

Vernier, llaves de tubo, cronmetro, cinta mtrica, cilindro graduado de 1000 ml, cilindro graduado de 100ml, jarra graduada de 3000 ml, solucin de colorante (permanganato de potasio,

azul de metileno u otro que resulte adecuado).

Se usar un equipo similar al original utilizado por Osborne Reynolds.

Banco Hidrulico Armfield F1-10

Equipo para demostracin de Reynolds Armfield F1-20

El estudiante debe contar con tablas prediseadas para la recoleccin de los datos.

Calculadora

Procedimiento experimental

A) Parte de Visualizacin (con equipo F1-20) 1. Tomar las medidas necesarias para los clculos: longitud y dimetro de tuberas. 2. Asegrese de que el depsito tenga colorante, caso contrario avise al preparador; 3. Conectar la tubera de alimentacin a la toma de agua del banco hidrulico. 4. Bajar el inyector, mediante el tornillo, hasta colocarlo justo sobre la tobera de entrada de

visualizacin del flujo.

5. Colocar el tubo de rebosadero de modo que se facilite el desage. 6. Manteniendo abierta la vlvula de control de flujo, llenar lentamente el depsito hasta alcanzar

el nivel del rebosadero.

7. Ajustar la vlvula de control del aparato para que salga por esta un caudal determinado (reducido inicialmente).

8. Abrir la vlvula de inyeccin del colorante hasta conseguir una corriente lenta del mismo. 9. Observar el tubo de visualizacin. Anotar y describir lo observado; 10. Registrar la informacin necesaria para calcular el flujo (volumen y tiempo) correspondiente a

esta apertura de la vlvula.

11. Incrementar el caudal abriendo ms la vlvula de control. 12. Repetir de 7 a 10 hasta que, para caudales consecutivos, se observe turbulencia.


Pgina 12 de 35

Se debe tener precaucin de que el nivel del tanque sea constante, verificando la salida de una

pequea cantidad de flujo por el rebosadero. Para ello, si fuera necesario, proceder al ajuste

progresivo de la vlvula en la toma de agua.

B) Caracterizacin de los regmenes de flujo en funcin del dimetro del conducto 1. Asegurarse que el tanque de almacenamiento tenga agua. 2. Tomar las medidas necesarias para los clculos: dimetro y longitud de tuberas. 3. Drenar el posible fluido remanente en la tubera matriz. 4. Instalar una de las tuberas de hierro (1/2, 3/8 1/4) y conectar las tomas de presin del

manmetro a sta.

5. Eliminar o por lo menos minimizar las fugas en caso de que existan. 6. Estabilizar con ayuda de la vlvula de la tubera matriz al menos tres (3) flujos en la regin

laminar, tres (3) en el transitorio y cinco (5) en el turbulento. (estos deben ser previamente

calculados)

7. Registrar la informacin necesaria para calcular el flujo (volumen y tiempo) por triplicado y la diferencia de presin entre los dos puntos de flujo determinados para cada perturbacin.

Clculos y Grficos

A) Parte de Visualizacin (con equipo F1-20) 1. Mostrar en dibujos (o fotografas) la forma de las lneas observadas en funcin del caudal 2. Mostrar en dibujos la forma del perfil de distribucin de velocidad en los casos observados. 3. Calcular el nmero de Reynolds (Re) y verificar que lo observado corresponde a lo predicho

por el Re en cada experiencia;

4. Explique cmo estimaria el Re crtico (paso de laminar a no laminar) y como compararlo con el valor recomendado en la bibliografa.

B) Caracterizacin de los regmenes de flujo en funcin del dimetro del conducto 5. Calcular el factor de friccin para cada tubera y cada caso6. 6. Estimar el factor de friccin por el grafico Log F Vs Log Nre y comparar con los calculados.

Explicar las diferencias, si existen.

7. Calcular las prdidas de carga por friccin. 8. Grfico de Re vs. Q para cada tubera de hierro y analizar este comportamiento. 9. Razonar con los parmetros calculados si el sistema estudiado cumple con la condicin de

A en la ecuacin Q = A . 10. Si el numero de Reynolds determina el tipo de flujo y los parmetros velocidad, viscosidad

y dimetro (V, , , ) Conforman el Nmero de Reynolds Cmo podramos variar cada uno de ellos para variar el tipo de flujo?

11. De la pregunta anterior Cul sera la forma ms prctica para variar el tipo de flujo y por qu?

6 Especificar si se trata del fanny o el Moody.


Pgina 13 de 35

Prctica 2: Calibracin de medidores de flujo

Objetivo general Aplicar la tcnica de calibracin de medidores de flujo y su utilidad.


1. Adquirir la tcnica para calibracin de medidores de flujo, trazando las curvas de calibracin de

rotmetro, tubo Venturi, placa orificio y vertederos.

2. Determinar el dimetro del orificio desconocido de una placa orificio.

3. Hallar las ecuaciones empricas de las curvas de calibracin en funcin del flujo y compararlas con las

tericas.

4. Establecer si existen diferencias entre el coeficiente de descarga esperado tericamente y el obtenido

experimental en cada instrumento.


Cronmetro, cilindro graduado de 100 ml..

Equipo de demostracin y comparacin de caudalmetros F1-21

Se usar un equipo consistente de un tanque, una bomba y un circuito cerrado de tuberas donde con un rotmetro, un Venturi, dos placas de orificio, un vertedero rectangular y uno cilndrico.

(Nota: trate de explicarse el diseo del mismo)

El estudiante debe contar con tablas prediseadas para la recoleccin de los datos y calculadora


Los siguientes medidores se trabajarn con el equipo F1-21:

A) Rotmetro.

1. Abrir completamente la vlvula reguladora del equipo. 2. Poner en marcha el banco hidrulico, con una apertura apropiada de la vlvula de control de

dicho equipo.

3. Anotar la cada de presin registrada en los tubos de los manmetros para este medidor, as como

el caudal marcado para el mismo (caudal aparente). De igual modo tomar los datos de volumen y

tiempo por triplicado para determinar un caudal promedio (caudal real).

4. Repetir los pasos 2 y 3 cinco (05) veces para caudales distintos del flotador, controladas con la

vlvula reguladora.

B) Tubo Venturi y Placa de Orificio.

1. Estabilizar un caudal con ayuda del rotmetro, distintos a los utilizados en la experiencia A. 2. Registrar las presiones puntuales de entrada y salida de cada instrumento como estn indicadas en

el equipo. Tomar caudal promedio.

3. Repetir los pasos anteriores cinco (05) veces.

Los siguientes instrumentos sern calibrados con el equipo que presenta los vertederos.

D) Tanque Cilndrico. 1. Asegurarse que el tanque del equipo est lleno. Uno vez realizado lo anterior, poner en marcha la

bomba.


Pgina 14 de 35

2. Estabilizar una altura en el flotador.

2. Registrar el nivel de descarga al tanque.

3. Determinar el caudal descargado recolectando datos de volumen y tiempo. Esto se realizar por

triplicado y se promediar por cada experiencia.

3. Repetir los pasos 1 y 2 al menos cinco (05) veces.

E) Tanque Retangular. 1. Colocar una de las placas del vertedero rectangular ( ) en el tanque. 2. Cerrar la llave de entrada al tanque cilndrico y abrir la del rectangular.

3. Estabilizar una altura en el flotador.

4. Anotar el nivel de descarga anotado en el vertedero.

5. Repetir los pasos 3 y 4 al menos cinco (05) veces.

6. Volver a realizar el procedimiento para la placa restante.

Espere instrucciones del preparador.

Clculos y Grficos

1. Curva de calibracin de rotmetro: Caudal real (Y) Vs. Caudal aparente (X). 2. Curvas de calibracin del rotmetro, tubo Venturi y placas de orificio (Caudal real vs

cabezal de presin en mm H2O)

3. Grficos en los vertederos (nivel de descarga Vs Caudal real.) 4. Coeficiente de descarga del rotmetro, tubo de Venturi, placas de orificio y vertederos. 5. Dimetro del orificio desconocido. 6. Determinacin del porcentaje de desviacin del coeficiente de descarga de cada instrumento

con respecto a los coeficientes tericos de los mismos.

7. Comparacin del coeficiente calculado tanto para el orificio como para el tubo Venturi con el obtenido de las tablas y/o grficas publicadas para tal fin.

8. Utilizando la expresin:

2

21

41 1

PP

PP

Donde: P1 y P2 son las presiones inmediatamente antes y despus del orificio, P4 es la presin

recuperada totalmente (en la toma D8) y es la relacin de dimetros; determine el dimetro desconocido del orificio y comprelo con el calculado anteriormente.

Datos Tcnicos:

Tubo Venturi:

Dimetro del tubo aguas arriba: 0,03175 m

rea de seccin transversal del tubo aguas arriba: 7,92 x10-4 m2

Dimetro de la garganta: 0,015 m

rea de seccin transversal de la garganta: 1,77 x 10-4 m2

Inclinacin aguas arriba: 21grados

Inclinacin aguas abajo: 14 grados


Pgina 15 de 35

Placa Orificio:

Dimetro del tubo aguas arriba: 0,03175 m

rea de seccin transversal del tubo aguas arriba: 7,92 x10-4 m2

rea de seccin transversal del orificio: 3,14 x 10-4 m2

Prctica 3: Perfil de temperatura y difusividad trmica.

Objetivo general Estudiar el patrn de variacin de temperatura en slidos al ser perturbados trmicamente, en funcin de la

distancia y del tiempo.


1. Establecer de forma experimental el coeficiente de transferencia de calor local, empleando el mtodo

grfico de diferenciacin doble de la distribucin de la temperatura experimental, apoyado en un

balance diferencial de energa en estado estacionario.

2. Relacionar el coeficiente de transferencia de calor local experimental con el establecido por los

modelos matemticos existentes.

3. Determinar el calor disipado a travs de barras macizas con iguales dimensiones y establecer debido a

que caractersticas estos calores se diferencian.

4. Analizar grficamente la distribucin de temperatura como una funcin de la longitud y del tiempo.

5. Utilizar artificios matemticos para establecer el material del cual est formado una barra maciza,

partiendo del mtodo en estado no estacionario para materiales metlicos y plsticos de baja

conductividad trmica planteado por Chung y Jackson y el mtodo propuesto por Crosby para

materiales de conductividad trmica elevada.


Cronmetro, termmetro digital, cinta mtrica

Se usar un equipo consistente de unas barras (aletas) de hierro y de aluminio, con uno de sus extremos dentro de una cmara de condensacin de vapor. El dispositivo cuenta con termocuplas para

medir la temperatura en funcin de la distancia. Adems, un sistema parecido al anterior, pero oculto

y aislado, de material desconocido, en la parte inferior del equipo.

(Nota: trate de explicarse el diseo del mismo)

El estudiante debe contar con una tabla prediseada para la recoleccin de los datos.


A) Inicial. 1. Verificar la forma adecuada las conexiones de las termocuplas al termmetro digital en las dos

(2) filas del tablero. Asegrese que todas las termocuplas estn conectadas tanto al tablero como

a la aleta. Debe tener identificar y asociar cada posicin de las aletas con el nmero de

termocupla correspondiente en el termmetro.


Pgina 16 de 35

B) Perfil de Temperatura. 1. Medir la distancia existente entre la fuente de calor (calentador) y cada termocupla en la barra de

hierro.

2. Abrir la llave de desage del condensador y la llave de la trampa de vapor. Asegrese que la

entrada de agua fra este cerrada.

3. Medir la temperatura inicial en todas las termocuplas de la barra de hierro.

4. Abrir lentamente la llave de vapor saturado hasta un valor mximo de 2 Kg-f / cm2 (o su

equivalente segn la escala del manmetro). De la constancia de esta temperatura depende el

xito de la prctica.

5. Medir la temperatura cada 30 segundos en las seis (6) termocuplas, desde el momento inmediato

a la apertura de la llave de vapor saturado. No detener el cronometro.

6. Cerrar la llave de vapor saturado cuando se alcance el equilibrio trmico (en cada punto de la

barra), y esperar que drene todo el vapor remanente.

7. Abrir la llave de suministro de agua y cerrar la llave de la trampa de vapor.

8. Seguir midiendo la temperatura cada 30 segundos.

9. Cerrar la llave de suministro de agua una vez alcanzado el equilibrio trmico (en cada punto de la

barra).

11. Repetir todos los pasos anteriores con la barra de aluminio.

C) Difusividad Trmica.

1. Abrir la llave de desage del condensado.

2. Medir la temperatura inicial del centro de la barra.

3. Abrir la llave de vapor saturado hasta un valor mximo de 40 psi (o su equivalente segn la escala

del manmetro).

4. Medir la temperatura cada 5 segundos en la barra, inmediatamente al abrir la llave de vapor

saturado.

5. Cerrar la llave de desage del condensado cuando salga solamente vapor saturado por esta lnea.

6. Cerrar la llave de vapor saturado cuando se alcance el equilibrio trmico.

Clculos y Grficos

1. Graficar en un solo papel, la evolucin del calentamiento de cada barra (Temperatura vs. Tiempo), usando distancia de la termocupla como parmetro.

2. Graficar en un solo papel, la evolucin del enfriamiento de cada barra (Temperatura vs. Tiempo) usando distancia de la termocupla como.

3. Tomar tres curvas anlogas para cada barra (de las curvas anteriores) y presntelas en un solo papel, a fin de comparar y comentar las diferentes velocidades de calentamiento y

enfriamiento).

4. Mostar el perfil de temperatura de cada barra (tanto en calentamiento como enfriamiento) en el estado estacionario. Mostrar en un mismo papel a fin de poder establecer comparaciones.

5. Calcular el coeficiente local de transferencia de calor (h) en ambas barras. 6. Comparar los h experimentales con los h de los modelos tericos. Comentar cual es el

modelo que mejor se ajusta.

7. Estimar el calor disipado a travs de las barras. 8. Calcular la difusividad trmica experimental del material desconocido 9. Calcular la conductividad trmica del material desconocido. 10. Elaborar el grfico de Temperatura en funcin del tiempo y la distancia. En un rea en el

espacio. Se puede presentar en computadora.


Pgina 17 de 35

Prctica 4: Intercambiadores de calor.

Objetivo general Evaluar el funcionamiento de los intercambiadores de calor de tubo y coraza.


1. Analizar de forma cuantitativa y cualitativa la influencia del flujo msico del fluido fro en la

transferencia de calor, en el factor de suciedad y en la eficiencia.

2. Estudiar el efecto provocado por el nmero de deflectores en los coeficientes convectivos de

transferencia de calor (hi, hio, ho), y en la eficiencia.


Cronmetro, cilindro graduado de 100 ml, jarra graduada de 3000 ml, llave 9/16.

Termmetro Digital.

Se usar un equipo de intercambiadores del LOU. El dispositivo cuenta con termocuplas para medir la temperatura en puntos estratgicos del sistema.



A) Influencia de los cambios del flujo volumtrico por la coraza. 1. Verificar que la presin de vapor de alimentacin al sistema (procedente de la caldera) se

encuentre al menos a 40 psi. Se debe cuidar este valor y reportar a los tcnicos cualquier cambio

anmalo del mismo, tomando nota al respecto.

2. Revisar que slo estn abiertas las vlvulas para el intercambiador 1. 3. Con la ayuda del preparador, fijar el flujo de agua que circula por los tubos y registrar las

muestras de volumen y tiempo para determinar el caudal. Esta ser el agua que entra caliente y

deber permanecer invariable a lo largo de toda la experiencia.

4. Abrir la vlvula de alimentacin de agua a la coraza y registrar por triplicado las muestras de volumen y tiempo para determinar el caudal.

5. Fijar la temperatura del agua a la entrada de los tubos en 120 F (u otra temperatura asignada), por medio de la vlvula de entrada de vapor al condensador. Esta deber permanecer invariable a

lo largo de la experiencia.

6. Tomar todas las temperaturas del intercambiador estudiado. 7. Cerrar las vlvulas tanto de los tubos como de la coraza del intercambiador 1 mientras que

simultneamente se abren las del siguiente intercambiador (asignado por el preparador).

8. Verificar la temperatura de entrada a los tubos (120 F) y registrar todas las temperaturas del nuevo intercambiador estudiado.

9. Repetir los pasos 7 y 8 para el tercer intercambiador (asignado por el preparador).


Pgina 18 de 35

10. Perturbar el flujo de agua por la coraza y repetir los pasos 6, 7 y 8 hasta completar una corrida y cuatro perturbaciones del fluido por la coraza. Recuerde en cada corrida tomar por triplicado los

datos para la determinacin del caudal.


Pgina 19 de 35

Clculos y Grficos

Para cada caudal obtenido en los tres intercambiadores seleccionados, calcular:

1. Calor absorbido por el fluido fro y calor desprendido por el fluido caliente. 2. Coeficientes de transferencia de calor, interno, externo e interno, referidos al dimetro

externo.

3. Estimar el coeficiente global de transferencia de calor limpio usando los modelos tericos. 4. Estimar el coeficiente global de transferencia de calor sucio. 5. Estimar la eficiencia trmica. 6. Calcular el factor de suciedad. 7. Graficar To vs. mo, Q vs. mo, E vs. mo, Rd vs. mo, (con ND como parmetro), para los

intercambiadores asignados.


Pgina 20 de 35

Practica 5. Prdidas de carga en tuberas y accesorios

Objetivo general

Evaluar el comportamiento del flujo de un fluido por tuberas y diferentes tipos de accesorios en tuberas de

seccin circular cerradas.


1. Poner de manifiesto las prdidas de carga y los caracteres de una corriente que circula por un sistema hidrulico, en el que existen cambios de seccin, de direccin y vlvulas.

2. Investigar cmo vara la prdida de carga por rozamiento con la velocidad media de la corriente a lo largo de un tubo de prueba cilndrico.


Cronmetro (solicitar al personal del LOU);


Aparato para prdidas de carga locales Armfield F1-22

Aparato para prdidas de carga en tuberas Armfield F1-18



A) Prdidas de carga en tuberas 1. Situar el Banco Hidrulico F1-10 en las cercanas del equipo de Prdidas de carga en tuberas

F1-18 y asegurarse que est en condiciones operativas.

2. Abrir completamente la vlvula de control de flujo del aparato. 3. Conectar el circuito de agua del aparato a la boca de impulsin del banco hidrulico. 4. Poner en marcha la bomba y abrir cuidadosamente la vlvula de control de alimentacin para

permitir que el agua circule por todos los conductos hasta que todo el aire haya sido expulsado.

5. Purgar el manmetro de mercurio utilizando, conjuntamente, los tornillos situados en la cabeza del mismo

6. Cerrar la vlvula de control de alimentacin del banco hidrulico hasta que la diferencia de nivel entre las ramas del manmetro diferencial de mercurio sea de unos 60 mm.

7. Para conseguir el caudal mximo, abrir completamente la vlvula de control de flujo del aparato, observar y anotar los niveles del manmetro de mercurio.

8. Medir por triplicado lo necesario para la determinacin del caudal. 9. Repetir para seis (6) posiciones con distintos caudales de la vlvula de control.

B) Prdidas de carga en accesorios 1. Situar el Banco Hidrulico F1-10 en las cercanas del equipo de prdidas de cargas locales 2. Identificar en el equipo cada accesorio o singularidad: ensanchamiento, estrechamiento, codo

largo, codo corto, codo 90, inglete y vlvula.

3. Colocar el tubo de entrada del aparato a la impulsin del Banco Hidrulico y empalmar el conductor flexible para que pueda desaguar el tanque volumtrico.

4. Abrir completamente la vlvula de control del aparato, la vlvula de compuerta y la vlvula de entrada de aire.


Pgina 21 de 35

5. Poner en marcha la bomba y abrir lentamente la vlvula de control de suministro del banco Hidrulico para permitir que el agua circule por el interior del aparato evacuando todas las bolsas

o burbujas de aire que existan.

6. Cerrar la vlvula de aire una vez que se comprueba que todo el aire ha sido desalojado. 7. Para efectuar las mediciones durante el ensayo de manera correcta, los niveles de los tubos

piezomtricos deben quedar dentro de la escala. Estos se pueden ajustar a voluntad introduciendo

lentamente aire si se desea bajarlos o liberando aire si se desea subirlos.

8. De forma escalonada, en sucesivas etapas, ajustar la vlvula de control de salida en siete (7) grados de apertura e ir anotando las lecturas indicadas en los tubos piezomtricos. Medir por

triplicado el caudal correspondiente.

9. Para evaluar la vlvula de compuerta, abrir al mximo la vlvula de control de salida y abrir la vlvula de compuerta. En sucesivas etapas, escalonadamente, cerrar dicha vlvula tomando notas

de las lecturas manomtricas y determinar el caudal correspondiente a cada perturbacin. Debe

tener cuidado al acercarse al cierre total de la vlvula.

10. Una vez efectuadas siete (7) medidas, repetir el proceso actuando sobre la vlvula de compuerta en sentido contrario, hasta que en varias etapas, quede totalmente abierta.

Clculos y Grficos

A) Prdidas de carga en tuberas 1. Presentar tablas de resultados, reflejando en ellas, los caudales, las lecturas de escala de los

manmetros, la prdida de carga por rozamiento y por el conducto de pruebas.

2. Con los valores del caudal y del rea de seccin transversal del tubo, mostrar los valores de la velocidad media (V), de la corriente.

3. Graficar Log(Y) vs. Log(V) y Log(f) vs. Log(Re) 4. Determinar el valor de velocidad Vo por debajo del cual el rgimen es laminar. 5. De las grficas anteriores, determinar la relaciones empricas de la forma Y=K.Vn y f=K.Ren, en

ambas zonas del grfico.

6. Graficar Y vs. V para los valores de V Vo, y determinar un valor medio de f para el rgimen turbulento

7. Graficar Y vs. V para los valores de V Vo, y determinar un valor medio de f para el rgimen laminar

8. De las experiencias realizadas, explicar si se ponen de manifiesto la existencia de dos regmenes de flujo.

9. Verificar si se cumplen o no las relaciones f=64/Re, para flujo laminar y f=0,316Re-0,25, para rgimen turbulento. Explicar las posibles discrepancias

B) Prdidas de carga en accesorios 1. Mostrar los datos obtenidos en forma de tablas. 2. Determinar las prdidas locales h. 3. Determinar las constantes K en cada caso. 4. Para cada accesorio, graficar K en funcin del caudal y discutir. 5. Compare los valores de K de los diferentes accesorios

6. Describa la relacin de h con la velocidad.

Datos Tcnicos:

Longitud del tubo de pruebas= 50 cm Dimetro del tubo de pruebas= 3 mm


Pgina 22 de 35

Practica 6. Calibracin de peso muerto y teorema de Bernoulli

Objetivo general

1. Utilizar la teora de peso muerto para la calibracin de manmetro tipo Bourdn. 2. Comprobar la validez del teorema de Bernoulli,


1. Realizar la comprobacin de las lecturas de un manmetro del tipo Bourdn utilizando un equipo patrn de pesas calibradas

2. Determinar el centro de presiones sobre una superficie plana situada completamente bajo la superficie libre de un fluido en reposo;

3. Investigar la validez del teorema de Bernoulli aplicado al movimiento de un fluido que circula por el interior de un conducto troncnico de seccin circular.


Cronmetro (solicitar al personal del LOU);


Aparato patrn de contrastacin con sistema de calibrado de pesas Armfield F1-11

Aparato de presiones hidrostticas Armfield F1-12



A) Contrastacin de un manmetro 1. Situar el Banco Hidrulico F1-10 en las cercanas del equipo de calibrado de pesas F1-11 y asegurarse que est en condiciones operativas.

2. Conectar el tubo de alimentacin que sale de la zona inferior del cilindro; a una de las dos tomas que tiene el manmetro que se va a contrastar.

3. Acoplar una cantidad de tubo flexible a la salida del manmetro, hasta hacer descansar su extremo libre dentro del canal con el fin de evitar salpicaduras.

4. Desmontar el pistn y determinar su masa con precisin. 5. Determinar las masas de las pesas patrones: 6. Conectar a la boquilla de impulsin del Banco Hidrulico un conducto flexible provisto e conector de enchufe rpido, para as suministrar agua al equipo.

7. Abrir las dos espitas del manmetro. 8. Poner en marcha la bomba. 9. Abrir lentamente la vlvula de control del Banco Hidrulico permitiendo la admisin de agua al interior del cilindro.

10. Cuando se haya eliminado el aire del sistema, cerrar la espita de salida del manmetro a contrastar e inmediatamente abrir la espita de sala al cilindro.

11. Introducir el pistn en el cilindro y tomar nota de la presin registrada y del caudal saliente por la tubera de desage.

12. Colocar un pesa de una masa conocida y registrar la presin y el caudal. 13. Repetir este procedimiento hasta completar cinco (5) mediciones. 14. Cerrar la vlvula de control del suministro del Banco Hidrulico y parar la bomba.


Pgina 23 de 35

B) Demostracin del Teorema de Bernoulli 1. Situar el Banco Hidrulico F1-10 en las cercanas del equipo de Bernoulli F1-15 y asegurarse

que est en condiciones operativas.

2. Asegrese que inicialmente la vlvula del banco este cerrada. 3. Ajustar, con cuidado la vlvula de control de salida de tal manera que se pueda drenas todo el

lquido que entre, esto para proporcionar la combinacin adecuada capaz de establecer en el

interior de los tubos piezomtricos la mayor diferencia de niveles que sea posible.

4. Arranque la bomba y abra lentamente la vlvula del Banco Hidrulico F1-10. 5. Cuidadosamente llene los piezmetros con agua y fjese que no hallan burbujas de aire en los

mismos puede controlar el nivel de los piezmetros con la vlvula de aire.

6. Ajustar la vlvula de alimentacin de agua tomando en cuenta los niveles de los piezmetros (si es necesario manipule la vlvula de control de flujo)

7. Ajuste la vlvula de salida en un nivel determinado y mida el caudal y registre todos los niveles de los piezmetros, excepto el N 7.

8. Desplazar la sonda (tubo Pitot), en operaciones sucesivas, a cada una de las secciones que han de estudiarse y anotar las lecturas de la escala correspondientes, que indican la altura de carga

total en las mismas.

9. Repetir todo el procedimiento (desde 7 hasta 8) variando el grado de apertura de las vlvulas para obtener otros valores de caudal y presin hasta tener siete lecturas.

10. Cerrar la alimentacin de entrada y parar la bomba. 11. Desaguar el aparato 12. Retirar la sonsa del interior del conducto. 13. Aflojar las piezas extremas de acoplamiento del tubo de pruebas. 14. Extraer el tubo y volver a montar en sentido contrario. Haga este paso con la presencia y/o

asistido por el preparador.

15. Realizar todo el proceso (desde 7 hasta 8)

Clculos y Grficos

A) Contratacin de un manmetro 1. Graficar el error absoluto en funcin de la presin real en el manmetro.

2. Graficar el error relativo en funcin de la presin real del instructivo.

3. Comentar acerca de la precisin del manmetro contrastado y de la confianza que merecen los

valores de la presin calculados en el interior del cilindro.

B) Demostracin del Teorema de Bernoulli 1. Presentar tablas de resultados, reflejando en ellas, respectivamente, los valores de ensayos

correspondientes a las posiciones convergentes y divergentes del Venturi de prueba y

establecidos, en cada caso para dos caudales diferentes.

2. En cada una de las dos disposiciones, convergente y divergente, y para cada situacin establecida con los diferentes grados de apertura de las vlvulas, determinar la velocidad del

lquido y calcular la altura cintica en cada una de las secciones en que exista toma de presin

esttica.

3. Mostrar la concordancia de los valores de las alturas de carga obtenidas por clculo terico con las que indica el tubo Pitot. En caso de existir discrepancias, explique.

4. Discutir sobre la validez de la ecuacin de Bernoulli para el sistema ensayado: a en la posicin divergente y b- en la posicin convergente.

5. Comentar sobre el efecto de las burbujas de aire en los piezmetros


Pgina 24 de 35

Prctica 7: Determinacin de la viscosidad.

Objetivo general Determinar la viscosidad de fluidos usando un viscosmetro rotacional y observar el comportamiento de

los fluidos Newtonianos y No Newtonianos verificando la dependencia y relacin a diferentes fuerzas.


1. Manejar adecuadamente el viscosmetro para calibrarlo y para determinar la viscosidad de un lquido newtoniano a distintas temperaturas

2. Determinar la dependencia de la viscosidad del lquido con la temperatura 3. Comprender los principios del funcionamiento de los viscosmetros rotatorios 4. Elaborar un modelo de flujo para un viscosmetro rotatorio 5. Manejar adecuadamente el viscosmetro de Brookfield para determinar la viscosidad aparente de un

lquido no-newtoniano

6. Identificar el comportamiento reolgico a rgimen estacionario, del lquido elegido


Cronmetro

Bao trmico

Termmetro Digital

Viscosmetro Brookfiel

Tres fluidos para evaluar asignados por el profesor y/o preparador ( Champ, enjuagues, lavaplatos, bao de crema, espuma de afeitar, cremas u otros).

Material para limpieza (detergente, paitos, servilletas absorbentes. Etc.)



A) Parte de visualizacin

1. Preparar la suspensin o mezcla asignada por el profesor y/o preparador (si aplica) 2. Colocar los tres tipos de fluidos asignados en recipientes separados 3. Aplicar fuerza en la misma magnitud aproximadamente a los diferentes fluidos repetidamente

con la intensin de hacer fluir a los mismos.

4. Observar, anotar y describir lo observado.

B) Determinacin de la Viscosidad

1. Armar el equipo, conectar: pie base, la barra metlica, el soporte con cremallera y el viscosmetro. (Preparador).

2. Seleccionar una aguja para utilizar. Esta debe conectarse sin moverse la pieza internas rotatorias del equipo. Para ello, se debe sostener evitando que gire el rotor ubicado en la parte

inferior del equipo. Luego instalar la aguja. Las agujas a utilizar sern cilndricas, numero 61

y 64.

3. Conectar el guardleg. 4. Llevar el beaker limpio de 600 ml con el liquido a medir.


Pgina 25 de 35

5. Sumergir la aguja en el lquido hasta el lmite indicado en la aguja. 6. Energizar el equipo presionando el interruptor en la parte posterior. 7. Seleccionar la guja en el viscosmetro, colocar el selector en sndler y girar la perilla hasta

ubicar el nmero correspondiente a la aguja instalada.

8. Regresar el selector a su ubicacin intermedia. 9. Asignar el valor de rpm con el que se trabajar, colocar el selector en speed y girar la

perilla hasta el valor deseado. El rango va desde 0.3 100 rpm.

10. Repetir el paso 8. 11. Encender el motor. 12. Esperar hasta que los valores indicados para viscosidad u torque se estabilicen (dejen de

parpadear).

13. Reportar los valores de velocidad (rpm), viscosidad y torque indicado por el viscosmetro. 14. Repetir a partir del paso 9 para nuevos valores de rpm, hasta que el numero de lecturas

efectivas (%torque [10.90]) sea al menos 7. Nota : En caso de que para un fluido determinado no se puedan obtener lecturas vlidas, seleccione razonablemente otra aguja y

pida al preparador que la instale.

15. Repetir desde 3 hasta tener informacin para los lquidos asignados.

Clculos y Grficos

A) Parte de Visualizacin 1. Mostrar en dibujos o fotografas del comportamiento de los diferentes fluidos al someterlos a una

fuerza.

2. Segn lo observado en la experiencia y apoyndose en las grficas tericas del comportamiento reolgico de los fluidos, determine el tipo de fluido (Newtoniano, Binghan, Pseudoplastico,

Dilatante, etc)

B) Determinacin de Viscosidad 1. Proponer un modelo para el viscosmetro usado, considerando un fluido no-newtoniano en general

(es decir, para el torque como funcin de la velocidad angular). Ver el desarrollo de slattery, 1982 y/o

ver capitulo 3 del BSL.

2. Para cada fluido evaluado, elaborar una grafica de vs. " y otra vs . 3. Sobre la base de lo observado en las grficas, determine a que modelo reolgico se ajusta cada

liquido ( Plstico de Binghan, Ley de Potencia, Herschel, Newtoniano, etc.)

4. Discutir sobre su semejanza con el comportamiento de principales tipos de fluidos no-newtonianos 5. En la eciacion:

Determinar a qu distancia v del cilindro interno se determina la viscosidad.


Pgina 26 de 35


Pgina 27 de 35

3. Bibliografa

1. B. Bird. Fenmenos de Transporte. Editorial Revert S. A., Barcelona. Espaa

(1975).

2. E. Crosby. Experimentos sobre fenomenos de transporte en las operaciones unitarias de la Industra Qumica. Editorial Hispano Americana S. A., Buenos Aires, Argentinas (1968).

3. D., Eckman Industrial Instrumentation, Jonh Wiley & Sons, Inc. Dcima Edicin. Nueva York (1964).

4. J. Ferrero, Manual de Bombas Centrfugas. Editorial Alhandra, S.A. . Primera Edicin. Madrid (1964)

5. A. Foust, Principios de Operaciones Unitaris. Editorial Alhandra, S.A. . Primera Edicin. Madrid (1964)

6. Manual de Laboratorio de Fenmenos de Transporte de la Universidad de Oriente-Anzoategu.

7. G. Geankopolis, Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias, Compaa Editorial Continental., S. A. Tercera edicin. Mxico (1998)

8. Mc. Cabe & J. Smith. Operaciones bsicas de la Ingeniera Qumica. Editorial Revert, S. A. Mxico. (1973)

9. V. L. Streeter, E. B. Wyle y K. W. Bedford. Mecnica de Fluidos, Editorial McGraw Hill. Novena Edicin. USA (1999)

10. R. L. Mott Mecnica de Fluidos Aplicada, Editorial Prentice-Hall. Cuarta Edicin. (1994)

11. H. W. KING, Manual de Hidrulica , Editorial Hispanoamericana, Mxico (1990)

12. D. Kern. Procesos de Transferencia de Calor. Editorial Harla. Mxico (1981) 13. J. Colman Transferencia de Calor. Compaa Editorial Continental, S. A. Sexta

Edicin. Mxico (1995)

14. B. Karlekar, Transferencia de calor, Editorial Mc Graw-Hill. Segunda Edicin Mxico (1995).

15. Mc. Cabe & J. Smith. Operaciones bsicas de la Ingeniera Qumica. Editorial Revert, S. A. Mxico. (1973)

16. I. Shames, "Mecnica de Fluidos", Mc Graw Hill, Colombia (1995). 17. M. Potter, y D. Wiggert, Mecnica de Fluidos, Prentice Hall, Mxico (1997). 18. R W. Fox, y A. T. Mc Donald, "Introduccin a la Mecnica de los Fluidos",

Interamericana, 4ta edicin, Mxico (1978).

19. Mott, R. L., "Mecnica de Fluidos Aplicada", Prentice-Hall Hispanoamericana, S. A., 4ta edicin, Mxico (1994).


Pgina 28 de 35

ANEXOS


Pgina 29 de 35

Figura N1. Esquema del equipo banco hidrulico (Armfield F1-10).


Pgina 30 de 35

1- Depsito de tinta

2- Vlvula de inyeccin de colorante

3- Tornillo

4- Nivel de rebosadero.

5- Inyector

6- Tobera

7- Tubo de salida del rebosadero

8- Vlvula de control

9- Tubera de alimentacin

10- Tubera de visualizacin

Figura N2. Esquema del equipo de Reynolds Armfield F1-20 (experimento de la

tinta)


Pgina 31 de 35

A- Rotmetro

B- Vertedero Cilndrico

C- Tablero de manmetro

D- Depsito de agua

E- Vertedero rectangular

F- Tubo Venturi

G- Orificio conocido

H- Orificio desconocido

I- Bomba

Figura N3. Equipo utilizado para la calibracin de medidores de flujo.


Pgina 32 de 35

Figura N4. Equipo de prdidas de carga en tuberas (Armfield F1-18).


Pgina 33 de 35

1- Entrada

2- Codo largo

3- Ensanchamiento

4- Estrechamiento

5- Codo corto

6- Codo de 90

7- Vlvula de aire

8- Manmetro

9- Vlvula de compuerta

10- Codo de inglete

11- Piezmetros de agua

12- Vlvula de control de flujo

Figura N5. Equipo de prdidas de carga locales (Armfield F1-22).


Pgina 34 de 35

Figura N6. Equipo de calibracin de peso muerto (Armfield F1-11).


Pgina 35 de 35

Figura N7. Equipo del teorema de Bernoulli (Armfield F1-15).

Figura N8. Tubo Venturi en el equipo del teorema de Bernoulli (Armfield F1-15).

Manual de Lab de Fenomenos NUEVA Febrero de 2014 PDF

Documents

Transcript of Manual de Lab de Fenomenos NUEVA Febrero de 2014 PDF