medicion de caudales

ENSAYO DE LABORATORIO N° 1“MEDICIÓN DE CAUDALES”

INTRODUCCIÓN

Mecánica de fluidos, es la parte de la física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos.

La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida).

El accesorio del banco hidráulico, FME00, provee de las facilidades necesarias para soportar un comprensible rango de modelos hidráulicos los cuales han sido diseñados para demostrar un aspecto particular de la teoría de fluidosLas leyes de conservación de masas, energía y momento pueden ser simplificadas con el objeto de describir cuantitativamente el comportamiento del fluido.

MARCO TEORICO

El estudio de las pérdidas de energía que sufre una corriente cuando circula a través de un circuito hidráulico es vital en los procesos industriales que manejan los fluidos.

La pérdida de energía se debe fundamentalmente a:

Variaciones de energía potencial del fluido Fricción de los materiales Cambios buscos de sección de tubería Accesorios existentes en el trayecto

OBJETIVOS

Medir el caudal con un cronómetro específico.

Determinar las constantes de tiempo.

Reconocer la influencia de las tolerancias en los resultados obtenidos.

Aprender a manejar el equipo FME00.

Realizar con precisión el llenado y vaciado de agua del equipo

Identificar qué factores contribuyen para que se presente la medición de un caudal.

Establecer los límites adecuados para la medición de caudales.

Conocer los equipos y calibrarlos para que las mediciones sean correctas.

Conocer más a fondo el tema de medición de caudales.

Servicios requeridos para el ensayo:

Toma de agua para llenado del Tanque hidráulico

Cronómetro.

FME00. Banco Hidráulico

Probeta


Equipo para el estudio del comportamiento de los fluidos, la teoría hidráulica y las propiedades de la mecánica de fluidos.

Compuesto por un banco hidráulico móvil que se utiliza para acomodar una amplia variedad de módulos, que permiten al estudiante experimentar los problemas que plantea la mecánica defluidos.

Equipo autónomo (depósito y bomba incluidos).

Innovador sistema de ahorro de agua consistente en un depósito sumidero de alta capacidad y un rebosadero que devuelve el excedente de agua a dicho depósito.

Válvula de desagüe fácilmente accesible.

Dispone de un depósito escalonado (volumétrico) para medir caudales altos y bajos, además de una probeta de un litro de capacidad para caudales aún más bajos.

Tubo de nivel provisto de escala que indica el nivel de agua del depósito superior.

Caudal regulado mediante una válvula de membrana.

Pantalla amortiguadora de flujo para reducir el grado de turbulencia.

Canal en la parte superior especialmente diseñado para el acoplamiento de los módulos, sin necesidad de usar herramientas.

El montaje de los distintos módulos, sin necesidad de utilizar herramientas, asegura su simplicidad.

Fabricado con materiales resistentes a la corrosión lo que garantiza una larga vida útil del equipo.

Bomba centrífuga.

Interruptor de puesta en marcha de la bomba, seguridad y piloto de encendido.

Cada módulo se suministra completo y es de fácil y rápida conexión al banco, maximizando así el tiempo disponible para que el estudiante realice su experimento de demostración o medida.

Utilizable con distintos Equipos del área de Mecánica de Fluidos: Módulos tipo “FME”, Equipo de Fricción en Tuberías “AFT”, etc., lo que aumenta la rentabilidad.

PROBETA

La probeta o cilindro graduable es un instrumento volumétrico, que

permite medir volúmenes considerables con un ligero grado de

inexactitud. Sirve para contener líquidos.

Está formado por un tubo generalmente transparente de unos

centímetros de diámetro, y tiene una graduación (una serie de marcas

grabadas) desde 0 ml (hasta el máximo de la probeta) indicando

distintos volúmenes. En la parte inferior está cerrado y posee una base

que sirve de apoyo, mientras que la superior está abierta (permite

introducir el líquido a medir) y suele tener un pico (permite verter el

líquido medido). Generalmente miden volúmenes de 25 ó 50 ml, pero

existen probetas de distintos tamaños; incluso algunas que pueden

medir un volumen hasta de 2000 ml.

Puede estar constituido de vidrio (lo más común) o de plástico.

PROCEDIMIENTO

Medición De Caudal

La parte superior del banco incorpora un tanque volumétrico el cual esta

escalonado para medir altos y bajos caudales.

Un deflector tranquilizador esta colocado en el canal abierto con el fin de

reducir las turbulencias.

Un visor, consistente en un tubo transparente y una escala se conecta al

conector inferior del tanque indicándonos instantáneamente el nivel del

agua.

La escala es dividida en 2 regiones, asociadas con el salto del tanque

inferior al superior.

Por ultimo, se dispone de una valvula de vaciado de accionamiento

remoto.

Precaución: una ves realizada la medición de caudal con el cronometro,

hay que bajar el accionador de la válvula de vaciado para evitar que el

tanque sumidero se quede sin agua y la bomba pueda griparse.

Cuando se realice de nuevo otra toma de tiempos, subiremos el

accionador para llenar el tanque volumétrico y una vez finalizada la

medición bajaremos de nuevo el accionador.

1. Conecte la bomba

2. Abra la válvula de vaciado para vaciar el tanque de medida. Cuando

el tanque de medida este vaciado, conecte la bomba y cierre la válvula

de vaciado.

3. Anote la medida de nivel y simultáneamente conecte el cronometro.

Con estos datos calcule el caudal mediante la síguete ecuación:

Caudal=nivel finallitros-nivel iniciallitrostiempo(sg)=litros/sg

Medición de caudales con el banco:

Como se observa a simple vista del banco disponemos de una regleta

que aquí ampliamos para mayor detalle.

La regleta tiene dos tramos bien diferenciados. El rimero marca de 0 a 7

y el segundo de 0 a 40. Ambos tramos están calibrados en litros.

Pasos a seguir para realizar una medición de caudal:

Una ves que queremos medir el caudal debemos cerrar la válvula de

control de desagüe, para ello estiramos la válvula hacia arriba

consiguiendo que el agua no vuelva al tanque con ello podemos ver

como el deposito comienza a llenarse.

Al mismo tiempo que el depósito se llena si observamos la regla del

banco podremos comprobar como en ella comienza a subir el nivel del

agua.

Una ves que llegamos a esta situación lo que tenemos que hacer es

tomar una diferencia (por ejemplo el cero del tramo superior) cuando el

agua llegue a ese nivel podemos en marcha el cronometro. Parándolo

cuando por ejemplo el agua llegue a los 20 litros en la regla.asi,

tendríamos que fluyen 20 litros en por ejemplo 30 segundos (esto es solo

un ejemplo para comprender la toma de medidas).

Se hallan los tiempos que han sido medidos en ocupar un volumen determinado con la ayuda del cronometro (Cada 5 litros).

Una vez tomado todos los tiempos, se eliminan los tiempos extremos es decir el menor y el mayor tiempo tomado, con el fin de tener tiempos más precisos para el cálculo.

Calculamos los caudales con los tiempos determinados, para luego promediar y obtener un caudal definitivo.

Ahora para caudales bajos se hace la medición directa del tiempo que se tarda en llenar un recipiente de volumen conocido (probeta).

La corriente se desvía por una cañería de que descarga en un recipiente adecuado (probeta AZLON 1000:10ml) y el tiempo que demora su llenado se mide por medio de un cronómetro; éste ensayo se hizo tres veces con caudales distintos.

Calculamos los caudales con los tiempos y volúmenes determinados en el ensayo, para luego promediar y obtener un caudal definitivo.

CONTROL DE CAUDALES

1.1.1.1. CAUDALES ALTOS: Para calcular los caudales altos de un ensayo de laboratorio se hace en los siguientes materiales:

Banco hidráulico Agua Piezómetro cronometro

1.1.1.2. CAUDALES BAJOS:

Para calcular los caudales bajos de un ensayo de laboratorio se hace en los siguientes materiales:

Banco hidráulico Agua Probeta graduada Cronometro

2. DATOS OBTENIDOS:

Los datos obtenidos en esta práctica de laboratorio es lo siguiente:

2.1. CAUDALES ALTOS

MUESTRA NÚMERO 1 MUESTRA NÚMERO 2 MUESTRA NÚMERO 3

.0 - 5 15.15 .0 - 5 8.19 .0 - 5 3.73

.5 - 10 17.08 .5 - 10 6.88 .5 - 10 3.40

.10 - 15 14.65 .10 - 15 7.03 .10 - 15 4.09

.15 - 20 15.37 .15 - 20 6.69 .15 - 20 3.47

.20 - 25 15.45 .20 - 25 6.30 .20 - 25 3.73

VOLUMEN

(litros) TIEMPO (seg) VOLUMEN

(litros) TIEMPO (seg) VOLUMEN

(litros) TIEMPO (seg)

2.2. CAUDALES BAJOS

MUESTRA NÚMERO 1 MUESTRA NÚMERO 2 MUESTRA NÚMERO 3

263 5.76 400 4.72 540 4.32150 2.38 440 5.00 260 2.07270 5.00 420 4.90 200 1.49275 4.86 585 6.89 260 2.03284 5.27 445 5.04 300 2.34

VOLUMEN

(mml) TIEMPO (seg) VOLUMEN

(mml) TIEMPO (seg) VOLUMEN

(mml) TIEMPO (seg)

3. RESULTADOS:

MUESTRA NÚMERO 1

.0 - 5 15.15 19.80

.5 - 10 17.08 17.56

.10 - 15 14.65 20.48

.15 - 20 15.37 19.52

.20 - 25 15.45 19.42CAUDAL PROMEDIO= 18.96 (LTS/MIN)

VOLUMEN (litros)

TIEMPO (seg) CAUDAL (LTS/MIN)

MUESTRA NÚMERO 2

.0 - 5 8.19 36.63

.5 - 10 6.88 43.60

.10 - 15 7.03 42.67

.15 - 20 6.69 44.84


VOLUMEN (litros)


MUESTRA NÚMERO 3

.0 - 5 3.73 80.43

.5 - 10 3.40 88.24

.10 - 15 4.09 73.35

.15 - 20 3.47 86.46


VOLUMEN (litros)


3.1. CAUDALES BAJOS MUESTRA NÚMERO 1

VOLUMEN (mml)

263 5.76 2.74150 2.38 3.78270 5.00 3.24275 4.86 3.40284 5.27 3.23

PROMEDIO DE CAUDAL= 3.29 (LTS/MIN)


MUESTRA NÚMERO 2VOLUMEN (mml)

400 4.72 5.08440 5.00 5.28420 4.90 5.14585 6.89 5.09445 5.04 5.30



MUESTRA NÚMERO 3VOLUMEN (mml)

540 4.32 7.50260 2.07 7.54200 1.49 8.05260 2.03 7.68300 2.34 7.69



CONCLUSIONES:

Al finalizar los ensayos hemos aprendido a calcular las medidas

de caudales ya sea alto o bajo.

Estos ensayos nos da mayor conocimientos de cómo se porta los

flujos de agua en la tuberías y canales.

Se ha diseñado y construido el módulo para medir caudal en

canales abiertos, con el fin de mostrar de una manera adecuada

y práctica el proceso de adquisición de datos de caudal,

verificando la cantidad de agua que por éste circula. Del

funcionamiento del sistema se puede concluir que se ha

brindando al estudiante la facilidad de comprender el principio del

método utilizado para este propósito.

ANEXOS


Manguera para el ensayo de caudales.

Instrumento para el cálculo de volúmenes en litros para

caudales altos

Manguera para el ensayo de caudales.

Probeta graduada para la medición de caudales

Cronometro

medicion de caudales

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