MEDIDORES DE FLUJO

MEDIDORES DE FLUJO

1. INTRODUCCIÓN

         Un vertedero es una barrera o presa colocada en el canal para que el fluido se mantenga detrás del vertedero y después caiga a través de una ranura cortada en la cara del vertedero. La descarga del vertedero depende de las dimensiones de la ranura y la de la cabeza H del fluido.

 Los vertedores provocan que cambien la corriente, lo cual a su vez cambia el nivel de la superficie del fluido.

Por lo que tenemos muchos ejemplos de canales abiertos dentro de los cuales se presentan en la naturaleza y en sistemas diseñados para proveer de agua a comunidades o para transportar el agua de una tormenta o el drenaje en forma segura. Los ríos y las corrientes son ejemplos obvios de canales naturales, los drenajes de lluvia en los edificios y en los lados de la calle transportan agua de lluvia. Las coladeras, normalmente ubicados bajo las calles, colectan el escurrimiento de las calles y lo conducen a la corriente principal o a una zanja o canal hechos por el hombre. En la industria, los canales abiertos se utilizan con frecuencia para transportar agua empleada como refrigerante de los intercambiadores de calor o enfriadores de los sistemas mecanizados.

 Se tiene cuatro razones primordiales para utilizar sistemas de medición de flujo  los cuales influyen en el conteo, la evaluación del funcionamiento, la investigación y el control de procesos. Siempre que este transfiriendo la custodia de un fluido, existe la necesidad de realizar un conteo de las cantidades involucradas. Por ejemplo, en la fabricación de papel el  flujo del derecho de la pulpa en la maquina y el flujo de vapor a los rodamientos de secado deben supervisarse y controlarse para asegurar un producto uniforme.

En este laboratorio podremos ver como la altura influye directamente con el flujo másico de los líquidos en especial los líquidos compresibles.

1. OBJETIVOS:

1. Graficar la curva de calibración del Rotámetro.
2. Establecer experimentalmente la ecuación de flujo másico para vertederos rectangulares.

1. MATERIAL Y MÉTODO

1. MATERIAL DE ESTUDIO

El material de estudio en esta práctica son los fluidos, pero específicamente los fluidos poco compresibles como es el caso del agua, debido a que sus moléculas se encuentran relativamente cerca, es el más recomendable para trabajar en el laboratorio gracias a su bajo costo y sus propiedades son muy conocidas.

1. DESCRIPCIÓN DEL MÓDULO

        Un medidor de flujo consta de los siguientes elementos:

• Rotámetro.
• Bomba centrifuga.
• Manómetro de mercurio.
• Medidor de Venturi.
• Medidor de orificio fijo.
• Medidor de orificio variable.
• Contador de desplazamiento.
• Fluido (Agua)

La medición de los fluidos es una aplicación importante del balance de energía básicamente. La mayoría de los medidores de flujo están diseñados para causar una perdida o caída de presión que puede ser medida y relacionada con la proporción del flujo. Esta perdida de presión puede producirse con cambio en la energía cinética por fricción de la superficie (que en este caso no se tomaron en cuenta) o por la fricción de la forma de algunos tipos de medidores, incluyen una de estas variantes o una combinación de ellas.

                Los medidores de flujo se clasifican en:

        * Medidores de flujo en conductos cerrado.

        * Medidores de flujo en conductos abiertos.

Para el caso de nuestra practica el fluido circula en conductos cerrados, hemos utilizado los medidores correspondientes con el Rotámetro, el tubo de Venturi, y los medidores de orificio.

Si hiciéramos otra clasificación de los medidores de flujo, los agruparíamos en medidores de carga variable y medidores de área variable. Los medidores de carga variable comprenden los tubos de Venturi, los medidores de orificio, los medidores de área variable comprenden los rotámetros de diferentes tipos.

1. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

• Primero se procedió a colocar el vertedero de placa plana rectangular de b1=1/2”.
• Luego se empezó a calibrar el Rotámetro mediante la estabilización del volumen de caída del agua.
• Se midieron volúmenes  de agua para las diferentes lecturas del Rotámetro (LR = 30, 60, 90, 120) y se anotaron en la Tabla Nº 01.
• Luego para la primera lectura del Rotámetro (LR = 30), se procedió a medir con una regla milimetrada la altura h que alcanzaba la caída del agua para un tiempo determinado (5/100 de minuto).
• Este mismo procedimiento se repetía para las demás lecturas del Rotámetro (70,110,130).
•  luego se procedió a cambiar el vertedero de placa plana rectangular por una de b2 =3/4” y se procedió a medir las alturas que alcanzaba para cada lectura del Rotámetro.
• y por último de colocó el vertedero de placa plana rectangular de b3 =5/8” y se procedió a medir las diferentes alturas que alcanzaba el agua.

1. MÉTODO DE CÁLCULO

• En el procedimiento experimental se obtuvo los siguientes datos: la lectura del Rotámetro (LR), las diferentes alturas que alcanzaba la caída del agua para cada lectura del Rotámetro así como para cada b1=1/2”, b2=3/4” , b3=5/8” , el tiempo estándar (5/100 de minuto), luego a estos datos se le cambiaron a sus unidades equivalentes: pulgadas en metros, cm en metros.
• Luego encontramos el caudal ajustado Q dividiendo el volumen (m3) entre el tiempo tomado (seg) y la ecuación Q vs LR ( por regresión lineal).

[pic 1]

• Posteriormente calculamos los valores del flujo másico ([pic 2]) para las lecturas del Rotámetro (LR = 40, 70, 100,130):

[pic 3];

                                Donde:         [pic 4] del agua

• Luego con los datos de la Tabla Nº 02 se procede a calcular los parámetros K y α de la ecuación de flujo másico.
• Obtenidos los valores  de α, se procedió a hallar el valor de αm  mediante la fórmula : αm  = (α1  + α2  + α3 ) / 3.
• Luego se procedió a hallar la ecuación  generalizada de flujo másico : [pic 5] = (cb+a) hαm con los valores de k y de b por el método de mínimos cuadrados.

1. RESULTADOS

TABLA N° 01: DATOS EXPERIMENTALES

                        [pic 6]

        Fuente: Equipo de experimentación

        TABLA N° 02: DATOS DE TABLA EXPERIMENTAL

                                Fuente: Equipo de experimentación

                        TABLA N° 03: CALCULO DEL CAUDAL

                [pic 7]

           Fuente: datos tabulados

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