Reporte No.6.docx

Universidad Rafael Landívar Facultad de ingeniería Mecánica de fluidos Ing. José Carlos López Arenales

Reporte No.6 de laboratorio

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Herbert eduardo lopez vasquez 1129815

Guatemala, 21 de marzo del 2019

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Índice Introducción................................................................................................................................. 3 Objetivos....................................................................................................................................... 4 Marco teórico............................................................................................................................... 5 Aplicación real ............................................................................................................................ 7 Resultados ................................................................................................................................... 9 Cuestionario .............................................................................................................................. 14 Conclusiones............................................................................................................................. 15 Lecciones aprendidas ............................................................................................................. 15 Referencias bibliográficas ..................................................................................................... 16 Anexos ........................................................................................................................................ 17

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Introducción

En la práctica realizada el día 14 de marzo del presente año, llamada practica 6. La practica se inició con la realización del experimento numero uno, esta fue denominada con el nombre de “Caudal volumétrico”. Lo primero que se empezó por hacer fue el de verificar que el deposito de la banca de trabajo tenga agua, luego se tomó la decisión de cuantas vueltas se le debe de dar a la válvula para luego dejarla cerrada totalmente, se procedió a conectar la bomba y a encenderla y se abrió la válvula. Al iniciar el experimento se le empezó tomando el tiempo en el que el tanque se llenaba para la primera abertura de la válvula. Esto se repitió nuevamente, pero con una abertura mayor y nuevamente hasta que la válvula estuviera totalmente abierta. Ya luego de esto se procedió con el segundo experimento con el nombre de “Caudal gravimétrico”. Nuevamente se determino cuantas vueltas se le debían de dar a la válvula para que esta pudiera quedar totalmente abierta, se procedió a conectar la bomba de agua y se colocó la primera masa a forma de desbalancear el sistema. Se empezó a tomar el tiempo en el que el agua le tomaba al sistema en volverlo a desbalancear y así sumando masas hasta que ya no quedara ninguna masa tomando el tiempo que le tomo en total. Después de esto la válvula se abría más y se repetía este proceso y nuevamente pero ya con la válvula totalmente abierta.

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Objetivos

Generales 

Determinar que sistema fue más exacto

Específicos 

Determinar el caudal para los determinados tiempos tomados



Determinar las relaciones entre las variables medidas

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Marco teórico Se puede decir que un caudal es la cantidad o nivel de una determinada sustancia que pasa por un cierto lugar durante un cierto periodo de tiempo. Como tal esto puede ser representado con su ecuación:

Así también puede ser calculado con la siguiente ecuación:

Las herramientas con las cuales pude ser un caudalímetro, el cual es un instrumento creado para calcular la medida de un caudal y de esto se dispone en forma lineal con la tubería que llevara el fluido siendo este mecánico o eléctrico. Para poder calcular también mediciones de un caudal se utilizan los bancos hidráulicos los cuales permiten determinar el tiempo de recolección de un volumen de un fluido como por ejemplo el agua. Con esto se puede determinar el caudal mediante un método volumétrico.

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Como en un Banco hidráulico gravimétrico el equilibrio del torque es restituido cuando se alacena agua en el tranque dando igual a tres veces la pasa de las pesas instaladas. En este el tiempo es medido cuando el brazo basculante vuelva a la posición de equilibrio.

Así también puede ser utilizado un banco hidráulico volumétrico El cual esta formado por un deposito de dos niveles, el pequeño sirve para medir los caudales bajos y el grande para cuales mas grandes. Un indicador, que consiste en una escara se conecta a una derivación en la base del depósito para dar una medida del nivel del agua actual.

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Aplicación real



En lo que respecta de un caudal las aplicaciones reales pueden ser con sus respectivos medidores como con un tubo de Venturi puede ser en los procesos de pintados de un carro por medio de las pistolas de pintura. En este se crea un vacío el cual succiona la pintura a alta presión y sale con una presión adecuada para pintar ya sea la puerta o cualquier parte que se desee.



Con una tobera de latón para incendios, esta es una boquilla que permite facilitar la dispersión del agua en forma de spay para que el líquido distribuya el agua en una área en específico, creando una presión para dar un impacto mayor a la hora de pegar en una superficie sólida.

7



Otra herramienta para la medición de un caudal el cual se pueda utilizar en un ámbito diario puede ser los velocímetros de un auto los cuales funcionan con un tubo de Pitot, el cual muestra la velocidad a la que este se esta desplazando.

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Resultados 

Experimentación No.1 -- Volumétrico

Tabla no.1 Datos obtenidos en la practica con la válvula abierta en un 1/3 de su totalidad y cálculo de caudal. Volumen (L)

Tiempo (s)

0 5 15 25 35

0 42.87 114.46 119.07 126.47

Tiempo acumulado (s) 0 42.87 157.33 276.4 402.87

Caudal Q (𝑳/𝒔) 0 0.11663168 0.095341 0.09044863 0.08687666

Tabla no.2 Datos obtenidos en la práctica con la válvula abierta en un 2/3 de su totalidad y cálculo de caudal. Volumen (L)

Tiempo (s)

0 5 15 25 35

0 14.8 32.8 31.34 32.98

Tiempo Acumulado (s) 0 14.8 47.6 78.94 111.92

Caudal Q (𝑳/𝒔) 0 0.33783784 0.31512605 0.31669622 0.31272337

Tabla no.3 Datos obtenidos en la práctica con la válvula abierta en su totalidad y cálculo de caudal. Volumen (L)

Tiempo (s)

0 5 15 25 35

0 14.91 27.95 29.7 30.36

Tiempo acumulado (s) 0 14.91 42.86 72.56 102.92

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Caudal Q (𝑳/𝒔) 0 0.33534541 0.34997667 0.34454245 0.34006996

Ejemplo del cálculo de caudal 𝑄=

35 𝐿 = 0.08687666𝐿/𝑠 126.46 𝑠

TIEMPO (VOLUMEN) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0

5 1/3 de la capacidad

15 2/3 de la capacidad

25

35

totalmente abierta

En esta grafica se puede observar la relación entre tiempo y el volumen con el cual se trabajó. De la misma manera se puede observar la diferencia entre las distintas aberturas de la llave en relación al tiempo y volumen.

10



Experimentación No.2 -- Gravimétrico

Tabla no.4 Datos obtenidos en la práctica con la válvula abierta en un 1/3 de su totalidad y cálculo de caudal. Masa (Kg)

Tiempo (s)

Tiempo Acumulado (s)

Flujo másico (Kg/s)

Caudal Q (𝒎𝟑 /𝒔)

0

0

0

0

0

5

46.11

46.11

0.10843635

0.00010844

10

34.33

80.44

0.12431626

0.00012432

12.5

18.62

99.06

0.12618615

0.00012619

15

19.27

118.33

0.12676413

0.00012676

Tabla no.5 Datos obtenidos en la práctica con la válvula abierta en un 2/3 de su totalidad y cálculo de caudal. Masa (Kg)

Tiempo (s)

Tiempo Acumulado (s)

Flujo másico (Kg/s)

Caudal Q (𝒎𝟑 /𝒔)

0

0

0

0

0

5

49.43

49.43

0.10115315

0.00010115

10

44.16

93.59

0.10684902

0.00010685

12.5

22.12

115.71

0.10802869

0.00010803

15

23.2

138.91

0.10798359

0.00010798

11

Tabla no.6 Datos obtenidos en la práctica con la válvula abierta en su totalidad y cálculo de caudal. Masa (Kg)

Tiempo (s)

Tiempo Acumulado (s)

Flujo másico (Kg/s)

Caudal Q (𝒎𝟑 /𝒔)

0

0

0

0

0

5

43.84

43.84

0.114051

0.000114

10

37.41

81.25

0.123077

0.000123

12.5

20.5

101.75

0.12285

0.000123

15

21.46

123.21

0.121743

0.000122

Ejemplo del cálculo de caudal

 𝜇𝑓 = 9.81 𝐾𝑁/𝑚3

𝑔 = 9.8 𝑚/𝑠 2 𝑔

𝐹𝑚 =

𝑄=

15𝐾𝑔 = 0.121743 123.21

Kg ∗ 9.81𝑚/𝑠 2 s = 0.000122 9.81 𝐾𝑁/𝑚3

0.121743

12

160 140 120 100 80 60 40 20 0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Al igual que en experimento anterior, a menor abertura de la llave existe un menor caudal.

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Cuestionario 1. ¿Cuál es el concepto de caudal? Este se puede denominar como la cantidad de fluido que circula a través de una sección de algún ducto o tubería en una unidad de tiempo determinado. 2. ¿Es importante conocer el caudal? ¿Por qué? Enfocado al ámbito laboral en algún punto pueda ser que sea necesario de calcular un caudal y sin tener la teoría básica de esto no se podrá realizar. Como por ejemplo en una planta de tratamiento, en donde es necesario calcular el caudal del agua que fluye dentro de alguna estructura. 3. ¿Hay proporcionalidad en las medidas tomadas? Si ya que los tiempos tenían correlación uno con otro siendo la misma medida de tiempo entre cada medición. 4. ¿Cuál sistema le pareció más exacto? ¿Por qué? El sistema de banco hidráulico volumétrico, ya que a diferencia del gravimétrico esta tenía las mediciones ya definidas con medidas exactas, en cambio el gravimétrica tenía perdida de agua en la bascula y tal vez las masas no tengan las medidas exactas. 5. En aplicación real encuentre aplicación para cada uno de los métodos. En lo que respecta al banco hidráulico volumétrico puede ser utilizado para medir el caudal de una tubería en especifica utilizando agua. En general pueden ser utilizados para estudiar el flujo de agua a través de diversas formas de tubería, estos también pueden ser utilizados para determinar los caudales de fluidos independientes del agua. Estos pueden ser aplicados como en medidores de Venturi, placas orificio y toberias de flujo, obteniendo el caudal por medio del método de Bernoulli y las ecuaciones de continuidad. 6. Hay algún otro método para calcular caudal, explique  

Método de flotador Método de dilución

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Conclusiones Se determinó que el sistema volumétrico fue el sistema el mas exacto entre los dos sistemas ya que en el gravimétrico existía los factores de pesos, volumen y tiempo. Entre estos tres factores podrían existir perdida de exactitud, en cambio el volumétrico solo tenia el volumen y el tiempo. Las relaciones de tiempo fueron continuas ya que estos no sumaban o restaban diferencias considerables entre mediciones.

Lecciones aprendidas 

En el transcurso de la realización del reporte se aprendió que el velocímetro de un carro utiliza un método en el cual aplica el tema de caudales.  Las distintas formas para calcular un caudal.  Los funcionamientos internos de un banco hidráulico.

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Referencias bibliográficas

 

Edibon.(2016). Banco hidraulico. Obtenido (EN RED) http://www.edibon.com/es/files/equipment/AMTC/catalog

Hidrología ambiental. (2012). Medición de caudal. Obtenido (EN RED) http://files.consideraciones-acuicolas2.webnode.com.co/2000000297db227e2c3/MEDICION%20DE%20CAUDAL.pdf  Ideam. (2012). Medición de caudal. Obtenido (EN RED) http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/012406/Cap11.pdf  EV. Banco hidráulico y accesorios. Obtenido (EN RED) (http://www.inducontrol.com.pe/images/pdf/mecanica/Mecanica-defluidos.pdf

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Anexos

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