Primer Mecanica de Fluidos

Texto completo

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ENNIS

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B

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Fecha de entrega:

Fecha de entrega:

16 de abril de 2013

16 de abril de 2013

Facultad de Mecánica - Energía

Facultad de Mecánica - Energía

Universidad Nacional del Callao

Universidad Nacional del Callao

(UNAC)

(UNAC)

(2)

Introducción

Introducción

En este informe se determinará la cantidad de flujo del agua por unidad de tiempo, En este informe se determinará la cantidad de flujo del agua por unidad de tiempo,

por el

por el método “Medición Directa de Flujo” donde se realizará dos experienciasmétodo “Medición Directa de Flujo” donde se realizará dos experiencias para el caudal: volumétrico y másico; con la ayuda de equipos y materiales que se para el caudal: volumétrico y másico; con la ayuda de equipos y materiales que se

dan a conocer. dan a conocer.

Los resultados de la tabulación de datos se harán respecto a los 7ensayos Los resultados de la tabulación de datos se harán respecto a los 7ensayos realizados para poder contrastar la reducción del flujo y la rapidez de flujo realizados para poder contrastar la reducción del flujo y la rapidez de flujo utilizando análisis de cálculos básicos para poder graficarlos y comparar los utilizando análisis de cálculos básicos para poder graficarlos y comparar los

resultados. resultados.

Se recalca las características del laboratorio como la temperatura y la presión para Se recalca las características del laboratorio como la temperatura y la presión para

utilizar otras propiedades en el cálculo. utilizar otras propiedades en el cálculo.

Por último daremos las respectivas conclusiones a los objetivos trazados y Por último daremos las respectivas conclusiones a los objetivos trazados y algunas recomendaciones para una mejor experiencia y alguna aplicación. algunas recomendaciones para una mejor experiencia y alguna aplicación.

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1.

1. Planteamiento Planteamiento del del problemaproblema

Determinar

Determinar la cantidad la cantidad de sustancia de sustancia operante en operante en un determinado tiempo.un determinado tiempo. 2. Objetivos

2. Objetivos

2.1

2.1 objetivos objetivos generalesgenerales

Determinar el caudal del agua por el método directo usando dos Determinar el caudal del agua por el método directo usando dos métodos: volumétrico y másico.

métodos: volumétrico y másico. 2.2

2.2 Objetivos Objetivos específicosespecíficos

 Determinar el Determinar el método más método más eficiente eficiente para calcular para calcular la rapidez la rapidez de de flujo.flujo.

 Diferenciar los métodos de medición de caudal.Diferenciar los métodos de medición de caudal.

 Medir y analizar el caudal para diferentes aberturas de la válvula deMedir y analizar el caudal para diferentes aberturas de la válvula de

control. control. 3. Metodología 3. Metodología 3.1 Procedimiento 3.1 Procedimiento Método volumétrico: Método volumétrico: 

 Reconocimiento y preparación del equipo para efectuar el ensayo.Reconocimiento y preparación del equipo para efectuar el ensayo. 

 Se gradúa la abertura de la válvula de control.Se gradúa la abertura de la válvula de control. 

 Se procede a llenar con agua.Se procede a llenar con agua. 

 Toma del volumen de agua para 2 segundos.Toma del volumen de agua para 2 segundos. 

 Repetir los pasos 3 veces para elaborar un promedio de mediciones.Repetir los pasos 3 veces para elaborar un promedio de mediciones. 

 Repetir el método 7 veces para contar con un margen de mediciónRepetir el método 7 veces para contar con un margen de medición

mayor. mayor.

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4.

4. Tabulación Tabulación de de datosdatos

T = 23 °C

T = 23 °C VolumétricoVolumétrico MásicoMásico Nº

Nº Tiempo Tiempo (s) (s) V(mL) V(mL) Tiempo Tiempo (s) (s) m(kg)m(kg) 1 1 22 1805 9 1805 9 2 2 1860 10 1860 10 1740 11 1740 11 2 2 22 1660 13 1660 13 2 2 1720 13 1720 13 1620 13 1620 13 3 3 22 1760 11 1760 11 2 2 1680 13 1680 13 1720 13 1720 13 4 4 22 1200 17 1200 17 2 2 1200 19 1200 19 1000 18 1000 18 5 5 22 895 18 895 18 2 2 900 19 900 19 940 19 940 19 6 6 22 840 20 840 20 2 2 860 21 860 21 820 23 820 23 7 7 22 680 25 680 25 2 2 680 26 680 26 640 29 640 29 *Materiales y métodos *Materiales y métodos 

 Banco de prueba hidráulicoBanco de prueba hidráulico 

 Bomba de aguaBomba de agua 

 Probeta graduada de 2000 mLProbeta graduada de 2000 mL   CronometroCronometro   Pesas de 2 kgPesas de 2 kg   MangueraManguera 

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5.

5. Análisis de cálculoAnálisis de cálculo

5.1

5.1 Rapidez de Rapidez de flujo de volumen flujo de volumen ((  ̇ ̇ ))

((mm33/s/s)) Q = caudal en ( Q = caudal en (mm33/s)/s).. V= volumen en V= volumen en mm33 t= tiempo en segundos. t= tiempo en segundos. 5.2

5.2 Análisis de Análisis de flujo gravimétrico flujo gravimétrico ((  ̇ ̇gg))

Por equilibrio Por equilibrio

M

Maguaagua*1= M*1= Mbloquesbloques*3 *3 entonces entonces MMaguaagua= 6 Kg= 6 Kg

5.3

5.3 Rapidez de Rapidez de flujo de peso flujo de peso ((  ̇ ̇ ))

 Se tomó la temperatura del agua para determinar con exactitud suSe tomó la temperatura del agua para determinar con exactitud su

densidad densidad T= 23

T= 23oo P= 1 atm. Por tablas:P= 1 atm. Por tablas:

  == 997.4 kg/m997.4 kg/m33..   ̇ ̇         ̇ ̇         5.4

5.4 Rapidez de Rapidez de flujo de masa flujo de masa ((  ̇ ̇ ))

 ̇̇        Volumétrico Volumétrico Tiempo (s) Tiempo (s) V(mL)V(mL) 2 2 1200 1200 1200 1200 1000 1000

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 ̇ ̇       

6.

6. Tablas Tablas y y ResultadosResultados

Caudal volumétrico Caudal volumétrico Nº Nº Q=V/t (mL/s)Q=V/t (mL/s) Calculo de Q enCalculo de Q en (m (m33/s)/s) Q (pro) caudal. Q (pro) caudal. Promedio en Promedio en (m (m33/s)./s). 44 1200/2 0.000600 1200/2 0.000600 0.000567 0.000567 1200/2 0.000600 1200/2 0.000600 1000/2 0.000500 1000/2 0.000500 Caudal màsico Caudal màsico Nº Nº  ̇ ̇ =M/t (Kg/s)=M/t (Kg/s) Calculo deCalculo de ̇ ̇ enen (Kg/s) (Kg/s) 

 ̇ ̇ (pro) caudal.(pro) caudal. Promedio en Promedio en (m (m33/s)./s). 44 6/17 0.352941 6/17 0.352941 0.334021 0.334021 6/19 0.315789 6/19 0.315789 6/18 0.333333 6/18 0.333333 

 Vemos que el caudal disminuye a medida que se va cerrando laVemos que el caudal disminuye a medida que se va cerrando la

abertura con la válvula ya que el área disminuye. abertura con la válvula ya que el área disminuye. Giro de válvula Giro de válvula  ̇ ̇ (m(m33/s)/s)  ̇ ̇ (N/s)(N/s)  ̇ ̇ (kg/s)(kg/s) 00 0.000901 0.000901 8.815 8.815 0.8980.898 ¼ ¼ 0.000833 0.000833 8.15 8.15 0.8310.831 ½ ½ 0.000860 0.000860 8.41 8.41 0.8570.857 ¾ ¾ 0.000567 0.000567 5.55 5.55 0.5650.565 11 0.000455 0.000455 4.451 4.451 0.4540.454 1 ¼ 1 ¼ 0.000420 0.000420 4.109 4.109 0.4190.419 1½ 1½ 0.000333 0.000333 3.258 3.258 0.3320.332

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7.

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8. Conclusiones

8. Conclusiones

 Llegamos a la conclusión que para medir el caudal resulta más factibleLlegamos a la conclusión que para medir el caudal resulta más factible

utilizar el método volumétrico. utilizar el método volumétrico.

 Hemos diferenciado de todo los resultados en el ensayo que el caudalHemos diferenciado de todo los resultados en el ensayo que el caudal

volumétrico resulta mayor que el másico por falta de precisión durante la volumétrico resulta mayor que el másico por falta de precisión durante la experiencia tales como: toma de tiempo, colocar las pesas, colocar la experiencia tales como: toma de tiempo, colocar las pesas, colocar la manguera; de manera imprecisa

manguera; de manera imprecisa

 También hemos notado que el caudal es directamente proporcional a laTambién hemos notado que el caudal es directamente proporcional a la

abertura en el que sale el agua comprobando la fórmula Q = A*V abertura en el que sale el agua comprobando la fórmula Q = A*V

 Se recomienda utilizar equipos sofisticados que reduzcan las imprecisionesSe recomienda utilizar equipos sofisticados que reduzcan las imprecisiones

durante la toma de datos. durante la toma de datos.

 Se recomienda utilizar unidades como gal/min o L/min ya que estas sonSe recomienda utilizar unidades como gal/min o L/min ya que estas son

usadas con frecuencia y que los m

usadas con frecuencia y que los m33/s y pies/s y pies33/s son cantidades muy grandes/s son cantidades muy grandes para la rapidez de flujo por ejemplo una aplicación es

para la rapidez de flujo por ejemplo una aplicación es

Rapidez de flujo para Sistemas hidráulicos de aceite industrial: Rapidez de flujo para Sistemas hidráulicos de aceite industrial: 10-100 L/min o 3-30 gal/min

10-100 L/min o 3-30 gal/min 9.

9. RecomendacionesRecomendaciones

 Se recomienda utilizar equipos sofisticados que reduzcan lasSe recomienda utilizar equipos sofisticados que reduzcan las

imprecisiones durante la toma de datos. imprecisiones durante la toma de datos.

 Se recomienda utilizar unidades como gal/min o L/min ya que estasSe recomienda utilizar unidades como gal/min o L/min ya que estas

son usadas con frecuencia y que los m

son usadas con frecuencia y que los m33/s y pies/s y pies33/s son cantidades/s son cantidades muy grandes para la rapidez de flujo por ejemplo una aplicación es muy grandes para la rapidez de flujo por ejemplo una aplicación es

 Rapidez de flujo para Sistemas hidráulicos de aceite industrial:Rapidez de flujo para Sistemas hidráulicos de aceite industrial: 

 10-100 L/min o 3-30 gal/min10-100 L/min o 3-30 gal/min

10.

10.AplicacionesAplicaciones

Llegamos a darnos cuenta de la suma importancia que tiene la cuantificación Llegamos a darnos cuenta de la suma importancia que tiene la cuantificación de flujo

de flujo ya que ya que encontramos diversas aplicaciones en la encontramos diversas aplicaciones en la industria como en industria como en lala Calderas para medir el flujo de entrada de agua y combustible y la salida de Calderas para medir el flujo de entrada de agua y combustible y la salida de vapor. En

vapor. En los sistemas de los sistemas de bombeo bombeo en general ejemplo en general ejemplo en las en las refinerías orefinerías o también en la conducción de agua en edificios y también para medir el también en la conducción de agua en edificios y también para medir el consumo de fluido como el gas a través de un medidor.

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11. Referencias

11. Referencias

Las siguientes páginas web: Las siguientes páginas web:

 Mecánica de fluidos aplicada, Mecánica de fluidos aplicada, ROBERT ROBERT L. MOTTL. MOTT 

 www.ing.unlpam.edu.ar/~material/fluidos/pdf/clase_medidores_flujo.pdf www.ing.unlpam.edu.ar/~material/fluidos/pdf/clase_medidores_flujo.pdf  

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Referencias

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