Desarrollo

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

“ESIME TICOMAN”Dinámica de Fluidos

4AM2Práctica 2: Medición de presión total, estática y

dinámica.

Integrantes:

- Cerón Hernández Saúl

- Espinoza Hernández Jesús

- Fernández Ávila Arturo

- García Ávila Carlos

- García Garnica Alfredo

- González Guevara Erick Fernando

Desarrollo:

-Instrucciones generales.

Usar un tubo Pitot para determinar la presión total, la presión estática y la presión dinámica en un flujo de aire a diferentes velocidades a lo largo de un ducto de sección transversal variable y otro de sección transversal constante para comparar los valores obtenidos con los valores teóricos dados por la ecuación de continuidad.

1.- Determinación de las condiciones ambientales. A) se deberán de efectuar lecturas en los instrumentos barómetro, termómetro e higrómetro antes de iniciar y al finalizar los experimentos, anotando los valores en la tabla siguiente:

Iniciales Finales PromedioTemperatura

ambiente19°C 19°C 19°C

Presión barométrica

578.7mmHg 580mmHg 579.35mmHg

Humedad Relativa 90% 89% 89.5%B) con los valores promedio obtenidos se deberá calcular la densidad del aire en el laboratorio.

- Condiciones ambientales promedio:

Temperatura ambiente (t): 19°C

Presión barométrica: 579.35mmHg

Humedad Relativa (Hr): 89.5%

1.- Presión Barométrica corregida:

Pcorr .=579.35mmHg [1+0.0000184 1°C (19 ° C )

1+0.0001818 1°C

(19 °C ) ]Pcorr .=577.5575mmHg

2.-Presión de saturación:

Ps=2.685+3.537 x10−3(t ¿¿2.245)¿

t =°F

t=95

(19 ° C )+32=66.2° F

Ps=2.685+3.537 x10−3((66.2 ° F)¿¿2.245)¿

Ps=45.98lbfpie2

Ps=45.98 lbfft2 ( 1atm

2116.2 lbfft2 )(

1.03323 Kgfcm2

1atm )( (100 cm)2

1m2 )=224.49 Kgfm2

3.-Presion de vapor:

Pv=Ps∗Hr

Pv=(224.49 Kgfm2 ) (0.895 )=200.92 Kgfm2

4. Se calcula la densidad del aire en el laboratorio:

Pcorr .=577.6515mmHg( 1atm760mmHg )(1.03323

Kgfcm2

1atm )( (100 cm )2

1m2 )=7853.25 Kgfm2T=19 °C+273.15=292.15 k

ρaire=Pcorr .−0.3779 (Pv )

g RaireT

ρaire=

(7853.25 Kgfm2 )−0.3779(200.92 Kgfm2 )(9.81 ms2 )(29.256 mK ) (292.15K )

=0.0928Kgf ¿s2

m∗m3

ρaire=0.0928UTM

m3 ( 9.8Kg1UTM )=0.9094 Kgm3

Densidad del aire en el laboratorio:

ρaire=0.9094 Kg

m3

2.- Medición de presión total, presión estática y presión dinámica a lo largo de un ducto de sección transversal constante.

Realizar mediciones de presión total, presión estática y presión dinámica para cada posición de la escala (a, b, c, d, e y f), la toma de presión estática debe de quedar debajo de cada letra. El control de velocidad del generador de viento debe estar al máximo. La presión dinámica se debe de determinar de dos formas: la primera, realizando la diferencia entre los valores de presión total y presión estática leídos. (Utilizando solo una manguera). Y la segunda conectando ambas mangueras del manómetro al tubo Pitot, una a la toma de presión total y otra a la toma de presión estática y así leer la diferencia de presiones que es la presión dinámica pero ahora directamente en el instrumento.

Por último determinar la velocidad del flujo utilizando la presión dinámica leída directamente del instrumento ( no se debe de leer la velocidad directamente del instrumento), cabe hacer notar que esta columna se podrá completar cuando se tengan las condiciones ambientales finales y por lo tanto el valor de la densidad del aire en el laboratorio (ρaire).

PRECAUCIÓN: NO desconectar las mangueras del manómetro, solamente conectarlas o desconectarlas al tubo Pitot.

Registrar los resultados en la tabla siguiente:

POSICIÓNPRESIÓN

TOTALN/m2

PRESIÓN ESTÁTICA

N/m2

PRESIÓN DINÁMICA

(CALCULADA CON q=PT-PE)

N/m2

PRESIÓN DINÁMICA

(LEÍDA EN EL MANÓMETRO)

N/m2

VELOCIDAD DEL VIENTO

(UTILIZANDO q LEÍDA)

m/sA 30 17 47 50 10.4863B 29 18 47 47 10.1668C 28 19 47 48 10.2744D 27 17 44 47 10.1668E 26 16 42 46 10.0581F 25 16 41 46 10.0581

Cálculo de las Presiones Dinámicas (q= PT-PE)

Presión Dinámica A Presión Dinámica B:

q=30−(−17 )=47 N/m2 q=29−(−18 )=47 N/m2

Presión Dinámica C: Presión Dinámica D:q=28−(−19 )=47 N/m2 q=27−(−17 )=44 N/m2

Presión Dinámica E: Presión Dinámica F:

q=26−(−16 )=42 N/m2 q=25−(−16 )=41 N/m2

Cálculo de la Velocidad del Viento (V=√ 2qρ ) Velocidad en A: Velocidad en B:

V=√ 2(50)0 .9094

=10 .4863m/s V=√ 2(47)0 .9094=10 .1668m/s

Velocidad en C: Velocidad en D:

V=√ 2(48)0 .9094=10 .2744m/s V=√ 2(47)0 .9094

=10 .1668m/s

Velocidad en E: Velocidad en F:

V=√ 2(46)0 .9094=10 .0581 m/s V=√ 2(46)0 .9094

=10 .0581m/s

3.- Medición de presión total, presión estática y presión dinámica a lo largo de un ducto de sección transversal variable.

Cambiar el fondo plano del túnel de viento por el fondo inclinado de forma tal que la mínima sección transversal quede a la salida del túnel. Y proceder a medir la presión total, presión estática y presión dinámica en forma similar al punto anterior y anotar los resultados en la tabla siguiente: Precaución: Al cambiar el fondo plano por el fondo inclinado tener cuidado al momento de atornillar los elementos de sujeción dispuestos en cada esquina del fondo.

Posición

Área(m2)

P. Total

P. Estática (n/ m2)

P. Dinámica (n/m2)

(Calculada conq= PT-PE) N/m2

P. Dinámica leída en el manómetro.

Velocidad del viento (m/s)

(utilizando q leida)

A 0.020 80 36 44 43 9.7246B 0.019 82 35 47 44 9.8370C 0.018 82 29 53 47 10.1668D 0.017 81 23 58 50 10.4863E 0.016 80 20 60 57 11.1963F 0.015 77 17 60 63 11.7708

Cálculo de las Presiones Dinámicas (q= PT-PE)

Presión Dinámica A Presión Dinámica B:

q=80−(+36 )=44 N/m2 q=82−(+35 )=47 N/m2

Presión Dinámica C: Presión Dinámica D:q=82−(+29 )=53 N/m2 q=81−(+23 )=58 N/m2

Presión Dinámica E: Presión Dinámica F:

q=80−(+20 )=60 N/m2 q=77−(+17 )=60 N/m2

Cálculo de la Velocidad del Viento (V=√ 2qρ )

Velocidad en A: Velocidad en B:

V=√ 2(43)0 .9094=9.7246m/s V=√ 2(44)0 .9094

=9.8370m/s

Velocidad en C: Velocidad en D:

V=√ 2(47)0 .9094=10 .1668m/s V=√ 2(50)

0 .9094=10 .4863m/s

Velocidad en E: Velocidad en F:

V=√ 2(57)0 .9094

=11 .1963 m/s V=√ 2(63)0 .9094

=11 .7708m/s

4.- Comparación de resultados teóricos con experimentales.

Comparar los valores de velocidad obtenidos experimentalmente para cada una de las posiciones utilizando la ecuación de continuidad:

AAV A=ABV B=…=AFV F

Posición A B C D E FVelocidad

experimental(obtenida en la

columna final de la tabla anterior)

(m/s)

9.7246 9.8370 10.1668 10.4863 11.1963 11.7708

Velocidad teórica(se obtiene con la

ecuación de discontinuidad)

(m/s)

9.7246 10.2364

10.8051 11.4407 12.1557 12.9661

Cálculos:

V B=A AV A

AB=

(0.020m2)(9.7246 ms

)

(0.019m2)=10.2364m /s

V C=ABV B

AC=

(0.019m2)(10.2364 ms)

(0.018m2)=10.8051m /s

V D=ACV C

A D=

(0.018m2)(10.8051ms)

(0.017m2)=11.4407m /s

V E=A DV D

AE=

(0.017m2)(11.4407 ms)

(0.016m2)=12.1557m /s

V F=AEV E

AF=

(0.016m2)(12.1557 ms

)

(0.015m2)=12.9661m /s

4. CUESTIONARIO

1.- Explique a que se deben las diferencias entre los resultados teóricos y los experimentales. La principal diferencia es que la ecuación de continuidad trabaja bajo la teoría de condiciones ideales lo cual en la realidad no es cierto, además de que existen los errores por el instrumento o por el operador.

2.- ¿Cuál es la ventaja de trabajar con un manómetro inclinado con respecto a uno vertical? El ángulo inclinado del manómetro proporciona muchas ventajas. Una pequeña o baja cantidad de presión del gas contra el manómetro inclinado producirá un gran movimiento del líquido relativo a las graduaciones del tubo haciendo que sea más fácil su medición y que su escala sea más precisa.

3.- Explique por qué la escala de velocidad del manómetro diferencial utilizado en los experimentos no se puede utilizar directamente. ¿Qué correcciones y por qué se deben de efectuar a esta escala?

La Velocidad que se calcula mediante la formulav=√ 2qρ nos proporciona mayor fidelidad

ya que se trabaja con la densidad del aire la cual está en función tanto de la presión como de la temperatura a la cual se llevó acabo el experimento además de que como ya vimos una mala medición de la presión provocaría por ende una medición errónea de la velocidad.

4.- Un tubo Pitot indica una presión dinámica igual a 8,820 N/m2. ¿Cuál es la velocidad del flujo en km/h?

Dada la presión dinámica q podemos hacer el cálculo mediante:

v=√ 2qρDónde:

 : Presión dinámica en pascales

 : Densidad del fluido en kg/m3 a 20°C

v: Velocidad del fluido en m/s

DATOS

 = 8,820 Pa.ρAire=1.20 kg/ m3 

v=√ 2qρ =√ 2(8,820 Nm2 )1.20=121.44 m

s

v=121.44 ms ( 1km1000m )(3600 s1h )=436.477 kmh

5.- Un tubo Pitot que incluye orificios para presión estática como el que se utilizó en los experimentos se le llama tubo Pitot-estático, pero ¿qué sucede si la toma de presión estática se separa del tubo y se coloca en otro punto de la corriente de fluido?. Al realizar el cálculo de velocidad, ¿qué velocidad obtendremos? ¿la velocidad en donde se encuentra el tubo Pitot (es decir la toma de presión total) o la velocidad en donde se encuentra la presión estática?. Explique y fundamente su respuesta.

Conclusiones.

García Ávila Carlos.

El tubo Pitot nos sirve para calcular varios tipos de presiones como la presión dinámica, estática y total, Por medio de dos tomas de presión, una toma cuya superficie se coloca perpendicular a la dirección del flujo (en este caso aire) y de otra toma de presión con superficie paralela a la dirección del flujo. Con la primera toma se mide la presión de impacto, y con la segunda la presión estática, de forma que la diferencia entre ambas es la presión dinámica.

Este tipo de instrumentos deben de manejarse con cautela ya que en la medición de diferencia de presiones son muy pequeñas y el manómetro no suele tener la resolución adecuada, por eso nos valimos de la presión dinámica y la densidad del aire en el laboratorio (calculada con factores de corrección, presión de vapor, presión de saturación, etc.) para calcular la velocidad del flujo en el túnel de viento.

Por otro lado cuando utilizamos el plano inclinado para reducir el área de salida para el flujo lo que se logro fue aumentar la velocidad de salida del flujo.