laboratorio 7 - tanque hidroneumatico
Post on 11-Jan-2016
288 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA
VICERRECTORÍA DE DOCENCIA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
Laboratorio de Mecánica de Fluidos
INFORME N° 7
Tanque Hidroneumático
PROFESOR: Óscar Eduardo Monge Ruiz
AUTORES:
Richard Rodríguez Murillo
Anthony Pérez Saldaña
FECHA: 09/05/2013
I) Descripción del Equipo, Materiales y Accesorios utilizados
Tanque Hidroneumático.
Mangueras.
Bomba centrifuga.
Interruptor de presión.
Tanque Calibrado.
Compresor.
II) Procedimiento de Operación de los Equipos y Accesorios, y
Preparación de los Materiales
1. Conecte el cable que alimenta a la bomba centrifuga.
2. Conecte el cable que va del panel al interruptor de presión.
3. Con ayuda de mangueras alimente el tanque con agua procedente de la
bomba centrifuga, compruebe que el tanque hidroneumático se encuentre
vacío.
4. Conecte el interruptor general del panel ·2 (en la parte posterior), ponga la
bomba a funcionar en manual.
5. Cuando la presión en el tanque hidroneumático sea de 1,5 bar, desconecte
la bomba pulsando el botón de automático.
6. Conecte la manguera de la salida de fondo del tanque hidroneumático al
tanque calibrado, abra la llave hasta que la presión baje a 1 bar, cierre la
válvula.
7. mida el volumen de agua entregado por el tanque.
8. Repita el paso 6 y 7 pero para un presión de 2 bar.
9. Llene de nuevo el tanque a una presión de 2 bar con la bomba, luego
conecte una alimentación de aire al tanque hidroneumático.
10. Introduzca aire al tanque hasta que la presión sea de 3 bar, entonces mida
el volumen de agua entregada.
11.Desconecte el equipo.
III) Explicación del Laboratorio realizado
A. Marco teórico
El tanque neumático basa su funcionamiento en la compresibilidad del aire.
El aire atrapado en la parte superior del tanque actúa como un resorte empujando
el agua que está atrapado en la parte inferior obligándola a salir. Conforme el agua
va saliendo la presión a bajar, cuando se llega a un límite previamente ajustado,
un interruptor de presión conecta la bomba de agua para reponer el agua gastada.
De esta forma la presión sube hasta un límite en donde el interruptor de presión
desconecta la bomba y el ciclo se repite.
El aire que está en la parte superior del tanque poco a poco se va junto con
el agua hasta que el tanque se inunda totalmente de agua y pierde su función.
Para evitar este fenómeno se adiciona al sistema un cargador de aire que cada
ciclo introduce una pequeña cantidad de aire al tanque suficiente para reponer el
perdido.
En tanques muy grandes se utiliza un compresor, que además de
suministrar el aire perdido aumenta la presión del sistema con lo cual la cantidad
de agua suministrada en el ciclo aumenta.
Para calcular el volumen desalojado para un tanque que se llena solo con
agua se puede utilizar la siguiente ecuación:
∆V=Patm∗V T ( 1P1 + 1P2 )Donde:
∆V=volumen de líquidodesalojado
Patm=presiónatmosférica ¿
V T=Volumen totaldel tanque
P1 y P2=Presión absolutainicial y final
Para un tanque al que se le agrega agua y aire se debe usar la siguiente
fórmula, la cual contempla el aire que se agrega.
∆V=Patm∗V TP3 (1+P2P1 )
Donde:
∆V=volumen de líquidodesalojado
Patm=presiónatmosférica ¿
V T=Volumen totaldel tanque
P1=Presiónde conexión
P3=Presiónde desconexión
P2=Presióna la quese empieza aagregar aire
B. Objetivos del Laboratorio
Conocer el funcionamiento de un tanque hidroneumático. Hacer los cálculos
teóricos sobre el volumen de agua en cada ciclo, hacer comparaciones con el
volumen de agua entregado experimentalmente por el tanque.
C. Descripción
En este laboratorio se hizo uso de un tanque neumático con el fin de
realizar los cálculos correspondientes con el mismo. El tanque neumático utilizado
en el laboratorio tiene un medidor de presión en la parte superior; al tanque se
encuentra conectada la bomba que suministra el agua y el compresor que
suministra el aire necesario. La bomba utilizada es de tipo centrífuga. Se utilizo un
compresor capaz de soportar al menos la presión que se necesita dentro del
tanque.
IV) Resultados obtenidos
Como parte del laboratorio se obtuvieron los siguientes datos
experimentales.
Se realizaron distintas mediciones con el fin de conocer el funcionamiento
de un tanque hidroneumático, y observar el volumen de agua entregado por el
tanque. Los datos obtenidos se mostrarán en la siguiente tabla:
Tabla 1. Datos Experimentales
Presión de
desconexión del
tanque (bar)
Presión de
conexión del
tanque (bar)
Altura medida en
el tanque
calibrado h (mm)
Volumen de agua
entregado (litros)
1,5 1,0 150 75
2,0 1,0 300 150
3,0 1,0 580 296
Tabla 2. Cálculos teóricos
Presión de
desconexión
del tanque
(bar)
Presión de conexión
del tanque (bar)
Volumen de agua
teórico (litros)
Porcentaje de
Variación
1,5 1,0 91,11 21
2,0 1,0 151,98 0.6
3,0 1,0 228,22 23
3,0 (corregido) 1,0 306,97 4
1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.20
50
100
150
200
250
300
350
Valores exper-imentales
Valores teóricos
Figura 1. Grafica de la curva de tendencia del volumen entregado en función de
la presión de desconexión.
1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.20
50
100
150
200
250
300
350
Valores exper-imentales
Valores teóricos
Figura 2. Grafica de la curva de tendencia del volumen entregado en función de
la presión de desconexión con corrección.
Discusión
Observando los datos tomados y recopilados en la tabla 1 se puede
apreciar un comportamiento lineal del volumen entregado por el tanque
hidroneumático en relación con el aumento de presión de desconexión, evaluando
que conforme la presión interna dentro del tanque aumenta, es proporcional la
cantidad de volumen que este entregará, esta tendencia es fácilmente apreciable
en la figura 1 donde se observa que cuando la presión de desconexión es de 1,5
bar el volumen entregado es de 75 litros, pero en la segunda carga cuando la
presión de desconexión se llego hasta 2,0 bar, el volumen aumento en 150 litros
que es el doble, y en la tercera y ultima desconexión donde se llegó la presión
hasta 3,0 bar se pudo observar que el volumen entregado al tanque calibrado fue
de 290 litros que corresponde a casi el doble de la medida anterior. Y por medio
de este podemos observar las cargas y descargas del tanque apreciando los
rápidos tiempos de reacción que con el tanque hidroneumático se obtiene y que
con otro tipo de dispositivo no se podría obtener.
Cuando se aplica la ecuación corregida para cuando se utiliza aire para
aumentar la presión se obtiene que el gráfico se comporta de manera similar a los
valores experimentales. Antes el calculo teórico se alejaba del experimental
debido a que se uso la ecuación para un tanque hidroneumático que se llena con
agua. Esta ecuación no toma en cuenta el aire que se agrega.
Conclusiones
El tanque hidroneumático trabaja bajo el principio de compresibilidad del
aire que al estar sometido a una presión impulsa el agua a salir a gran
velocidad.
Hay que tener cuidado de reponer aire conforme se utilice el tanque ya que
puede alcanzar un punto en donde pierde su funcionalidad.
El calculo para un tanque neumático que se llena con agua o con agua y
aire, es diferente.
V) Bibliografía
Çengel, Y., & Cimbala, J. (2006). Mecánica de Fluidos. México: Mc Graw Hill.
top related