Laboratorio de Instrumentacin BsicaPractica 4 Medicin de Flujo Compresible23/12/2014, II Termino AcadmicoBonifaz Martnez Jorge SantiagoFacultad de Ingeniera en Mecnica y Ciencias de la Produccin (FIMCP)Escuela Superior Politcnica del Litoral (ESPOL)Guayaquil - Ecuadorjbonifaz@espol.edu.ec

ResumenEl objetivo principal de esta prctica de laboratorio fue el aprender a utilizar el tubo de Pitot junto a los manmetros inclinados como instrumentos de medicin de flujo. Tambin se aprendi a construir diagramas de perfiles de velocidades. Para cumplir estos objetivos se utiliz un banco de pruebas el cual tena conectado un tubo de Pitot y un manmetro inclinado mediante unos tubos de plsticos. Se vari la posicin en la que se encontraba el tubo de Pitot con la final de medir las presiones estticas, de velocidad y la presin total. A medida que se separaban ms las aberturas se notaba que las lecturas de todas las presiones disminuan. En la prctica se tom medidas de 4 aberturas, y en el momento de realizar las curvas de perfil de velocidades se puede apreciar la proporcionalidad que tenan los datos de presin con la velocidad con la que fluye el aire y el caudal. Palabras Clave:Tubo de Pitot, manmetro inclinado, presin, perfil de velocidades, caudal.

AbstractThe main objective of this lab was to learn how to use the Pitot tube with a inclined manometer as flow measuring instruments gauges. The students also learned how to build diagrams of velocity profiles. To fulfill these objectives a test bench was used, this bench was connected to a Pitot tube and a inclined manometer through plastic tubes. The students changed the position in which the Pitot tube was placed so they can measure the final, static, and final pressures, velocity and the. As more openings were separated the students can notice that the readings from all the pressures decreased. In this practice 4 openings were taken on account, and when the students measured the velocity profile curves they can see that physical magnitudes of pressure, the speed by which the air flows and flow were proportional.

Keywords:Pitot tube, inclined manometer, pressure, velocity profile, flow.

IntroduccinEn la prctica de laboratorio se us un banco de pruebas la cual posea un ducto de succin que tena 2.5 metros de largo de seccin rectangular. La seccin rectangular del banco tenia acoplado un ventilador centrifugo para poder realizar la prctica, esta seccin trabajaba en tiro inducido (succionaba aire mas no lo soplaba).Para poder realizar las mediciones de presin se introduca un tubo de Pitot en una ranura longitudinal ubicada en la parte superior del banco de prueba.Tubo de Pitot-Fig.-1 Tubo de PitotEl tubo de Pitot es utilizado para calcular la presin total, o presin de estancamientos, presin remanente entre otras. Fue inventada por el ingeniero de origen francs Henri Pitot en el ao 1732. Este aparato fue modificado por Henry Darcy en 1858. Este tubo es muy utilizado para medir la velocidad del viento en aparatos areos y para cuantificar las velocidades del aire y otros gases en aplicaciones industriales. A parte permite medir la velocidad en un punto dado de la corriente de flujo.Para poder realizar las mediciones de presin la ranura permite al Pitot desplazarse hacia arriba o hacia abajo del ducto. El Pitot es acoplado a su vez a un manmetro inclinado para lograr lecturas de presin estticas y presiones de velocidad.Manmetro de Tubo inclinado-Los manmetros de tubo inclinado son empleados para mediciones menores a 250mm de columna de agua.Fig.- 2 Manmetro de tubo inclinado.

Materiales y MtodosSe utiliz un equipo de un banco de pruebas para medir las presiones necesarias. El banco de pruebas tena un ducto, un separador un ventilador y a este se le conectaba un manmetro de tubo inclinado en la parte superior del ducto utilizando tubos de caucho. Por medidas de seguridad se utilizaron tambin gafas protectoras y gafas protectoras. Para la correcta realizacin de la prctica se sigui el siguiente mtodo:1) Calibrar el manmetro inclinado.2) Conecte el tubo de Pitot en la parte superior del ducto con tubos de caucho.3) Encienda el tubo subsnico de viento en la primera abertura.4) Mueva el manmetro de tubo inclinado hacia arriba en 5 posiciones distintas. Tome nota de las presiones observadas. Luego desconecte uno de los tubos de caucho y mueva hacia abajo el manmetro de tubo inclinado y anote las presiones observadas. Con esto se obtienen las presiones PE y PV.5) Gire el separador para poder aumentar la cantidad de aperturas. Repita este procedimiento hasta tener lecturas de 4 aberturas.6) Con los datos obtenidos realice curvas PEprom vs Q y PTprom vs Q.

Resultados

Con los datos obtenidos se obtuvieron los siguientes resultados para cada abertura.

Primera Abertura.-PV(in H20)PE(in H20)PT(in H20)

1,65

2,7

4,35

1,75 2,75 4,5

1,75 2,75 4,5

1,8 1,5 3,3

1,4 1,5 2,9

Y se obtuvieron los siguientes valores promedios:PVprom= 1,67 (in H20)PEprom= 2,24 (in H20)PTprom= 3,91 (in H20) Usando la siguiente expresin:

Se calcul la presin total en este y todos los casos.

Con la siguiente expresin se procedi a calcular la velocidad Promedio:

Para este caso se obtuvo:V=5175,60 ft/minSe sabe que cada abertura tiene las dimensiones de 300mm*300mm se procede a transformar a pies cuadrados y se obtiene que:A=0,9687 ftCon esto se calcul el caudal con esta expresin:

Y para este caso se obtuvo que:

Segunda Abertura.-PV(in H20)PE(in H20)PT(in H20)

0,97

1,5

2,47

0,95 1,5 2,45

0,96 1,6 2,56

0,94 1,6 2,54

0,73 1,5 2,23

Y se obtuvieron los siguientes valores promedios:PVprom= 0,91 (in H20)PEprom= 1,54 (in H20)PTprom= 2,45 (in H20)Para este caso se obtuvo una velocidad promedio de:V=3820,52ft/minY para este caso se obtuvo un caudal de:

Tercera Abertura.-PV(in H20)PE(in H20)PT(in H20)

0,7

0,86

1,56

0,65 0,91 1,56

0,62 0,95 1,57

0,61 0,97 1,58

0,41 0,99 1,4

Y se obtuvieron los siguientes valores promedios:PVprom= 0,598 (in H20)PEprom= 0,936 (in H20)PTprom= 1,534 (in H20)Para este caso se obtuvo una velocidad promedio de:V=3097,08 ft/min Y para este caso se obtuvo un caudal de:

Cuarta Abertura.-PV(in H20)PE(in H20)PT(in H20)

0,38

0,59

0,97

0,39 0,65 1,04

0,39 0,67 1,06

0,4 0,69 1,09

0,37 0,7

1,07

Y se obtuvieron los siguientes valores promedios:PVprom= 0,386 (in H20)PEprom= 0,66 (in H20)PTprom= 1,046(in H20)Para este caso se obtuvo una velocidad promedio de:V=2488,26 ft/min Y para este caso se obtuvo un caudal de:

Con los datos obtenidos de Presiones estticas y presin de velocidad junto a los valores de caudal se obtuvieron estas dos grficas.

Fig 3.- Grafica PE vs Q.

Fig4.- Grafica PT vs Q.

Anlisis de ResultadosEn base a los datos obtenidos se puede afirmar que conforme se cambiaba de posicin al tubo de Pitot en la abertura uno y en la abertura cuatro la presin de velocidad aumenta al inicio y luego comienza a disminuir. Se asume que se cometi errores al medir esta presin ya que en los otros dos casos restantes la presin de velocidad solo tiende a disminuir. En cambio en la primera y segunda abertura la presin esttica tiende a aumentar y luego a disminuir, en las aberturas restantes solo aumenta. Estos errores aleatorios se ocasionan debido al mal estado en la que se encontraban los tubos de caucho con que se conect el tubo de Pitot con el manmetro inclinado. Cada vez que se cambiaba de abertura los valores promedio de presin de velocidad, esttica y total disminuan; la disminucin en la presin de velocidad provoca que la velocidad promedio disminuya y como se sabe que se tiene un rea constante el caudal disminuye en cada cambio de separacin de aberturas. De acuerdo a las grficas se observa proporcionalidad con los datos de presin esttica y total con los caudales obtenidos. Esto se debe a que se usan ambas presiones de manera indirecta utilizando ecuaciones para obtener los valores de velocidad promedio y con estas velocidades promedio el caudal. Discusin y ConclusionesAl usar el separador lo que se regulaba en el banco de prueba fueron las presiones estticas, de velocidad y la presin total. Al aumentar la separacin entre cada abertura las presiones disminuan y por eso la velocidad del aire disminua al igual que la presin. La idea de que la presin, velocidad y caudal estaban relacionadas es correcta y se puede ver en las grficas P vs Caudal obtenidas el cual muestra una proporcionalidad en estos datos. A medida que las presiones disminuan, la velocidad y el caudal de aire tambin disminuan.

Fuentes Bibliogrficas:Pginas web:proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/Modulo_05/detectores/orificio/.monografias.com/trabajos6/tube/tube.shtml#ixzz3LtJxJaDH

AnexosPreguntas Evaluativas:1) Defina las condiciones para que exista choque y Cmo afectan las mediciones?Las condiciones son que el nmero de Match deber ser mayor que 0,8 y la entropa debe aumentar.

2) De las diversas sondas de presin; Cul es la menos sensible a los cambios en el ngulo de incidencia?El tubo Kiel es el menos sensible.

3) Explique qu diferencia existe entre un tubo de Pitot y un tubo de Prandtl.El tubo de Prandtl es una subdivisin del tubo de Pitot.

4) Cmo puede mejorarse las caractersticas dinmicas del sistema de medicin utilizado en esta prctica (en las tres etapas del sistema de medicin)?Aumentando la eficacia de los mecanismos de percepcin.

5) Por qu no utiliz algn coeficiente de expansin en los clculos para determinar el flujo de aire, en esta prctica?Debido a que las velocidades del fluido se los obtenan directamente a partir del manmetro inclinado.