UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE ANZOATEGUI

ESCUELA DE INGENIERIA Y CS. APLICADAS

DEPARTAMENTO DE MECÁNICA

LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I

MEDICIÓN DE VELOCIDAD

Realizado por: Revisado por:

Br. Carlos Lugo Prof. Jhonny Martínez

CI: 23546230

Sec: 02

Barcelona, 18 de enero de 2012

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RESUMEN

En la práctica de de medición de velocidad se realizaron los diferentes

métodos de medir velocidades angulares que son usados en la ingeniería de

hoy en día. Se utilizaron específicamente dos instrumentos para medir

velocidad, un tacómetro y un estroboscopio, el material o equipo medido por

dichos instrumentos de medición fue la biela o hélice, tomada como eje de un

motor de aire acondicionado que se encontraba en el laboratorio de fluidos de

la universidad. Esto ayudo a los estudiantes a familiarizarse con los diferentes

medidores de velocidad y en obtener un aprendizaje del funcionamiento de

estos instrumentos. Se realizaron 6 medidas de velocidad exactamente con

cada unos de los dos instrumentos, los cuales arrojaron los resultados en

revoluciones por minuto (rpm), recibiendo así una serie de resultados los más

exactos y semejantes posibles.

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CONTENIDO

Pag.

1.- RESUMEN……………………………………………………………2

2.- INTRODUCCIÓN……………………………………………………4

3.- OBJETIVOS…………………………………………………………6

4.- MATERIALES Y EQUIPOS………………………………………...7

5.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL……………………………..8

6.- RESULTADOS………………………………………………………10

7.- ANALISIS DE RESULTADOS……………………………………..11

8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………..12

9.-BIBLIOGRAFIA……………………………………………………..13

10.-APENDICE

- APENDICE A – EJEMPLOS DE CÁLCULOS………………..14

- APENDICE B – ASIGNACIÓN………………………………..15

- APENDICE C – ANEXOS.…………………………………….17

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INTRODUCCIÓN

En la ingeniería es de gran importancia el conocimiento algunos tipos

de velocidades, estas son de gran importancia para saber o medir ciertos

movimientos con respecto al tiempo por razones que pueden partir desde la

determinación de aceleraciones o de fuerzas de inercia que tienen que ver en

una pieza alterna de un dispositivo hasta la máxima potencia transmitida por

una pieza rotativa de una máquina.

El cálculo de velocidad se trata o consiste en la observación de el

tiempo necesario en el que un punto de la pieza recorre una distancia dada.

Cuando las velocidades son bastante elevadas para permitir la observación

visual, se utilizan instrumentos para medir velocidades angulares.

La velocidad es el cambio o la variación de la posición de un cuerpo por

unidad de tiempo. Esta se puede denotar como un vector, es decir, tiene

módulo (magnitud), dirección y sentido. La magnitud de la velocidad,

conocida también como rapidez, se suele expresar como distancia recorrida

por unidad de tiempo (normalmente, una hora o un segundo); se expresa, en

kilómetros por hora (km/h) o metros por segundo (m/s). Cuando la velocidad

es uniforme, es decir, permanece constante, se puede determinar sencillamente

dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo empleado. Cuando un objeto

está acelerado, su vector velocidad cambia a lo largo del tiempo. La

aceleración puede consistir en un cambio de dirección del vector velocidad, un

cambio de su magnitud o ambas cosas.

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La velocidad de un cuerpo o pieza en movimiento rotacional, se llama

velocidad angular, y se refleja o se determina por el número de vueltas que

realiza un cuerpo en un tiempo determinado, en un recorrido de dos PI

radianes. (3.141592654…..rad)

La velocidad angular de un eje se puede determinar de varias formas o

maneras, una de las formas más exactas y de fácil aplicación es mediante un

tacómetro, el cual, calcula el número de vueltas que realiza un eje, en un

minuto. Otra forma es por medio de los estroboscopios que son instrumentos

medidores de velocidad angular, que se basan en sincronizar un flash de luz,

con las revoluciones del eje rotatorio, permitiendo que el ojo humano, solo

reciba la misma imagen, de un mismo instante de tiempo, produciendo una

impresión de estática en el eje en movimiento.

Bajo una proporción bastante alta conseguimos en el campo de trabajo

máquinas que son impulsadas por elementos rotativos como son poleos o

motores. Al conocer la velocidad angular del elemento motor rotativo,

podemos conocer la velocidad lineal de las partes de movimiento alternativo.

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2.-OBJETIVOS

2.1 Objetivo general:

Familiarizar al estudiante con los diferentes medidores de velocidad

angular que se usan normalmente en la ingeniería.

2.2 Objetivos específicos:

1. Aprender el principio de funcionamiento de algunos instrumentos de

medición de velocidad angular usados en el laboratorio.

2. Realizar las curvas de calibración de los instrumentos de medición de

velocidad angular seleccionados.

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3.-MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZANDOS

3.1 Tacómetro

Marca: Teclock

Serial: 04807

Apreciación: ± 2 rpm.

3.2 Estroboscopio Digital

Marca: MONARCH

Apreciación: ± 1 rpm.

3.3 Banco de prueba: Unidad de aire acondicionado

Marca: P.A. Hilton LTD. Engineers

Serial: 5756

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4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

4.1- Se encendió la unidad de aire acondicionado mediante un botón de

encendido.

4.2- Una vez encendido el aire acondiciona tomado como banco de

prueba, se procedió a tomar la primera medida de velocidad angular

con el tacómetro. Al tacómetro se le ajustaba la apreciación y se

ajustaban la medida mediante un botón en la parte superior del

instrumento para que comenzara desde cero, y así poder tomar la

medida de velocidad. Este se colocaba en el eje del aire y

automáticamente arrojaba un resultado.

4.3- Se repitió el procedimiento anterior con el tacómetro en varias

ocasiones hasta lograr ver que dos de las lecturas se repitieran o

fueran muy similares aproximadamente.

4.4- Luego con el eje del aire acondicionado a la misma fuerza o

intensidad se practico también la medición de la velocidad con el

estroboscopio. Al igual que en el tacómetro, se repitió varias veces

hasta que dos de las medidas se repitieran. Al estroboscopio se le fue

ajustando la perilla de velocidad hasta encontrar o lograr que el flash

produjera un efecto estático en el eje.

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4.5- Luego de haber realizado las respectivas mediciones de la

velocidad angular que arrojaba el eje del aire acondicionado con

ambos instrumentos, se cambio la intensidad del eje en el tablero de

dicho dispositivo y se realizaron las respectivas mediciones con el

tacómetro y el estroboscopio.

4.6- Se repitió el procedimiento hasta obtener 6 medidas de velocidad

angular con los dos instrumentos antes mencionados. Cambiando

constantemente la fuerza ola intensidad del eje después de hacer la

medición con los dos instrumentos.

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5.- RESULTADOS.

5.1 Tabla: Datos que se obtuvieron de la práctica.

N° de medidas Tacómetro (rpm) Estroboscopio (rpm)

1 610 609

2 802 808

3 952 950

4 1014 1020

5 1070 1068

6 1100 1096

5.2 Gráfica: Curva de calibración.

10

Calibración del Tacómetro

0

200

400

600

800

1000

1200

0 200 400 600 800 1000 1200

Tacómetro (rpm)

Est

rob

osco

pio

(rp

m)

Curva decalibración

Ajuste de la curva

6.- ANALISIS DE RESULTADOS

Al observar las curvas de la gráfica se puede decir que se encontró una

gran similitud entre las medidas tomadas por el estroboscopio y el tacómetro,

y además arrojando resultados muy parecidos e incluso algunos dieron casi la

misma medida y otras muy parecidas. Sin embargo hay ciertos puntos en los

que se notoriamente una desviación o precipitación, si se quiere, despreciable.

Esto es porque dicha desviación pudiera ser el error propiamente del individuo

al ser tomada la medida, ya que las medidas tomadas por los instrumentos

utilizados fueron bastantes dependientes, esto quiere decir que dependían de la

apreciación de cada persona.

Estos instrumento son un poco complicados de entender pero de fácil

manejo a la hora de usarlos, aunque de por si esta la falta de experiencia de

cada. Ya que el tacómetro debe introducirse en el eje con mucha precisión y

cuidado de lo contrario simplemente puede arrojar un resultado incorrecto al

no ponerlo a trabajar al momento que se debe. Por otra lado el estroboscopio

presenta un margen de error extra al de su apreciación debido a que trabaja

con un flash de luz el cual tiene que ser captado por nosotros, también se une

el mantenimiento fijo apuntando al eje a su vez ir calibrando hasta obtener la

medida deseada y como la medida es tomada a la vista de cada estudiante, no

es precisa para todos, ya que cada ser humano no tiene la misma precisión

óptica.

Después de haber realizado esta práctica, particularmente me pareció

que el tacómetro es mejor debido a su comodidad y su practicidad a la hora de

tomar medidas de velocidades. Todos estos aspectos tuvieron importancia a la

hora de arrojar los resultados.

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7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7.1 Conclusiones:

1. Con la utilización del tacómetro se aumento más la desviación de error en

las medidas. Ya que en él, los errores se pueden producir al no colocarlo o

introducirlo con precisión en el eje del aire acondicionado o simplemente

arrojar un resultado erróneo al no ponerlo a trabajar en el momento

correcto y exacto debido a la potencia o fuerza que se encuentre el eje.

Mientras que con el estroboscopio la desviación de error pueden ser mucho

menor, ya que este trabaja con un flash de luz el cual tiene que ser captado

por nosotros, también se une la dificultad de mantenerlo fijo apuntando al

eje y a su vez ir calibrando hasta obtener la medida.

2. El tacómetro se puede asumir como más exacto que el estroboscopio, ya

que este está sujeto a la apreciación de su usuario. Y el tacómetro posee

menos apreciación, esto quiere decir, que el resultado arrojado es más

exacto.

3. Cuando las velocidades del tacómetro dan iguales a las del estroboscopio,

quiere decir que las medidas son buenas y sus frecuencias son iguales. Se

debe tomar como una medida apropiada para la realización de dicho

experimento.

7.2 Recomendaciones:

1. El tacómetro en comparación con el estroboscopio es mucho mejor de

utilizar, debido a su comodidad y su practicidad a la hora de tomar

medidas.

2. El tacómetro representa una opción bastante apropiada pues es más versátil

para traslado y funcionamiento.

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8.- BIBLIOGRAFÍA

 8.1- Tacómetro, Wikipedía, la Enciclopedia Libre, disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/tacómetro

8.2 Taquímetria, la Enciclopedia Libre, disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/taquímetria

8.3 Doolitle, J. S., Laboratorio del Ingeniero Mecánico, Editorial Hispano

Americana, (1971)

8.4 Mecánica de Fluidos Aplicada (cuarta edición); ROBERT l. Mott;

Prenctice – Hall Hispanoamericana, S.A.

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9.- APENDICE

9.1 APENDICE A: EJEMPLOS DE CÁLCULOS

X Y X2 X.Y

610 609 372100 370881

802 808 643204 652864

952 950 906304 902500

1014 1020 1028196 1040400

1070 1068 1144900 1140624

1100 1096 1210000 1201216

∑= 5548 ∑=5551 ∑=5304704 ∑=5308485

m=n∑ X iY i−∑ X i∑Y i

n∑ X i2−(∑ X i)

2

b=∑ X i

2∑Y i−∑ X i∑ X iY i

n∑ X i2−(∑ X i )

2

m=6(5306546 )−(5584 )(5551)

6(5304704 )−(5548 )2=0 ,1723

b=(5304704 )(5551)−(5548)(5306546 )

6 (5304704 )−(5548 )2=5 ,4343

Y=0 ,1723 X−5 ,4343

9.2.- APENDICE B: ASIGNACIÓN

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1.- Explique el principio de funcionamiento del contador de revoluciones.

Estos instrumentos cuentan las veces que una cinta o cualquier punto

del eje pasa por un mismo lugar en una unidad de tiempo, generalmente todos

estos instrumentos tienen un determinado tiempo llamado base de tiempo y lo

multiplican por una constante antes de entregar la lectura esto se hace para no

tener que esperar un minuto para obtener la lectura; por ejemplo se cuentan las

vueltas que da el eje en 5 segundos y se multiplica por 12 para tener el

resultado en RPM si la base de tiempo es 5 segundos.

2.- Explique el principio de funcionamiento del Tacómetro o Taquímetro

así como los diferentes tipos de Tacómetro.

El tacómetro es un dispositivo que mide las revoluciones por minuto

(RPM) del rotor de un motor o una turbina, velocidad de superficies y

extensiones lineares. Son utilizados para llevar un registro de velocidades del

elemento que tengamos en estudio, que nos permita saber si está trabajando en

forma adecuada. El tacómetro recibe impulsos por parte del eje en movimiento

mediante un adaptador mecánico, en el interior se produce un campo

magnético que excita a la bobina e impulsa la aguja que marca a una escala

conocida.

Existen dos tipos de tacómetros muy utilizados: el tacómetro óptico y el

tacómetro de contacto.

El tacómetro óptico mide con precisión la velocidad rotatoria (RPM)

usando un haz de luz visible, puede ser usado a una distancia de hasta 8m en

un elemento rotatorio. La construcción robusta, portabilidad y buenas

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características lo hacen la opción ideal en las ares de mantenimiento para

operadores de maquinas entre otros.

El tacómetro de contacto mide con precisión la magnitud de la

velocidad rotatoria y de superficies, se lleva a cabo por medio de un adaptador

mecánico con cabeza o con rueda de medición. Este tipo de instrumentos son

óptimos para determinar las revoluciones de maquinas, piezas e instalaciones

giratorias por ejemplo: cintas transportadoras, motores mecanismos asociados

por correas, entre otros.

3.- Explique el principio de funcionamiento del Estroboscopio.

El estroboscopio es un instrumento que permite visualizar un objeto que

está girando como si estuviera parado o girando muy lentamente aparentando

congelar el movimiento cíclico. Está dotado de una lámpara, normalmente del

tipo de descarga gaseosa de xenón, similar a las empleadas en los flashes de

fotografía que emite una serie de ellos consecutivos y con una frecuencia

regulable. Si se tiene un objeto que está girando a N revoluciones por minuto

y se regula la frecuencia del estroboscopio a N destellos por minuto y se

ilumina con él el objeto giratorio, éste, al ser iluminado siempre en la misma

posición, aparecerá a nuestros ojos como parados (estáticos).

Si la frecuencia de los destellos no coincide exactamente con la de giro,

pero se aproxima mucho a ella, se verá el objeto moverse lentamente según la

frecuencia de destello del estroboscopio, hacia delante si es inferior o hacia

atrás si es superior a la de giro.

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9.3.- APENDICE C: ANEXOS

TACÓMETRO

ESTROBOSCOPIO:

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EJE ROTATORIO:

TABLERO DE CONTROL DE VELOCIDADES

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