INFORME DE LABORATORIO #8 “MEDICIÓN DE CAUDALES”

(ME3301 Mecánica de Fluidos)

Integrantes: Reynaldo Cabezas Daniel López

Bruno Ortega Fernando Rodas

Profesor: Williams Calderón Fecha: 31 de Octubre del 2012

Índice

1. Introducción ................................................................................................................ 1

2. Objetivos ...................................................................................................................... 2

3. Antecedentes y Metodología ...................................................................................... 3

4. Cálculos y Presentación de Resultados ..................................................................... 6

5. Análisis de Resultados ................................................................................................ 7

6. Conclusiones ................................................................................................................ 8

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1. Introducción Saber el caudal, es decir, cuanto volumen de fluido fluye durante cierta

cantidad de tiempo por un lugar determinado es de gran importancia al momento del diseño de tuberías, máquinas, etc.

En este laboratorio se busca medir el caudal utilizando diferentes instrumentos

y procedimientos a los que el equipo HM150.13 nos permite acceder.

Se utiliza un dispositivo de medición venturi que permite tener diferencias de presión con las cuales bajo ciertas relaciones se puede obtener el caudal. También se

hace uso de un flujómetro de flotador que tiene una escala porcentual determinada, la cual tiene definido el caudal al marcar el 100%. Además se mide el tiempo que se demora en llenar 10 litros. Finalmente se comparan estos diferentes procedimientos de cálculo de caudales, en donde se nota que existe una relación entre las diferencias de presión y el caudal que pasa por la tubería, teniendo de esta forma la posibilidad de

saber el caudal de distintas maneras.

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2. Objetivos Se busca medir caudales usando diferente procedimientos y realizar una comparación entre ellos:

1) Tomando el tiempo en que demora en llenar un volumen determinado. 2) Utilizando un flujómetro de flotador. 3) Midiendo la diferencia de presión en un tubo de venturi.

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3. Antecedentes y Metodología Memoria de cálculo

El manómetro de tubito posee una escala de mm para la medición de la columna de agua (CA). La presión diferencial se obtiene de la siguiente forma:

(3.1)

Diferencial de presión Aceleración de gravedad A partir de la expresión (3.1) obtenemos la siguiente equivalencia:

(3.2)

Por otro lado con la caída de presión del Venturimetro se puede calcular el

caudal volumétrico mediante la expresión siguiente:

(3.3)

Para calcular el caudal mediante el llenado del depósito volumétrico usamos la ecuación:

(3.4)

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Montaje y procedimiento experimental Descripción del equipo HM.150.13

Imagen 3.1 Esquema equipo HM150.13

1 Panel con bastidor 2 Manómetro multitubos séxtuple 3 Dispositivo de medición venturi 4 Flujómetro de paso 5 Flujómetro de flutador 6 Grifo de bola 7 Entrada de agua 8 Desagüe (salida de agua) Procedimiento Para realizar el ensayo de medición de caudales es necesario eliminar las burbujas en el manómetro multitubos séxtuple (2) los cuales se deben encontrar conectados al dispositivo de medición venturi (3). Una vez eliminadas las burbujas del equipo se deben controlar el caudal con el grifo de bola (6) para que los niveles de agua dentro de los manómetros (2) se encuentre en los rangos de medición.

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Dado un caudal anote las alturas de los manómetros (2), el tiempo en que se demora en llenar un volumen determinado (en este caso 10 litros) y el porcentaje que se marca en el flujómetro de flotador (5). Repita la toma de estos datos 10 veces, con ellos después se calcularan de diferente manera los caudales.

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4. Cálculos y Presentación de Resultados

Tabla 4.1 Caudales obtenidos con diferentes procedimientos

Volumen por unidad de tiempo en depósito de agua

Venturimetro Flujometro flotante

Caudal n°

Volumen [l]

Tiempo [s]

Caudal [l/h]

Caida de presión [mbar]

Caudal [l/h]

Caudal [%]

Caudal [l/h]

1 10 37,67 955,67 11,3 806,77 50% 800

2 10 49,1 733,20 7,2 643,99 40% 640

3 10 68,82 523,10 4,2 491,85 30% 480

4 10 34,27 1050,48 16,1 963,00 60% 960

5 10 56,01 642,74 9,2 727,96 45% 720

6 10 37,1 970,35 13,9 894,78 55% 880

7 10 33,44 1076,56 18,7 1037,84 64% 1024

8 10 66,7 539,73 5,8 578,00 35% 560

9 10 96,54 372,90 3 415,69 25% 400

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5. Análisis de Resultados En general los resultados obtenidos mediante los diferentes procedimientos

dan valores cercanos para la mayoría de los caudales medidos. Se obtienen diferencia entre las medidas de caudales que van entre un 1% y un 13%.

La diferencia entre las medidas se debe a diversas fuentes de error, pero

principalmente a la poca rigurosidad en la toma de datos, específicamente, se cometió errores en la medida del tiempo y del volumen de llenado del depósito en la medida de algunos caudales, lo que dio resultados un poco más alejados que los medidos por los otros procedimientos. Además está la imprecisión en la determinación de la caída de presión en el manómetro de tubito.

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6. Conclusiones Los resultados de caudal calculados mediante formulas con las caídas de presión son similares a los resultados calculados en forma puramente experimental, como lo es la medida mediante el llenado del depósito volumétrico; esto permite concluir la validez del marco teórico utilizado. Se nota que las medidas de caudal son independientes de la presión a lo largo de las tuberías, lo que es consistente con la ecuación de conservación de masa.