INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL TICOMÁN

INGENIERÍA EN AERONÁUTICA

LABORATORIO DE AERODINÁMICA – TM

DINAMICA DE FLUIDOS.

PRÁCTICA NO. 2 “MEDICIÓN DE PRESIÓN TOTAL, PRESION ESTÁTICA Y PRESIÓN DINÁMICA”

NOMBRE DEL PROFESOR: BRYAN

NOMBRE DEL PROFESOR DE TEORÍA: FERNANDEZ ROQUE TIBURCIO

GRUPO: 4AM2

TURNO: MATUTINO

INTEGRANTES DEL EQUIPO:

GUTIÉRREZ DÍAZ JAVIER CINTA FUENTES ROY HUERTA BÁTIZ HÉCTOR ROCHA BADILLO MIRIAM OSORIO RAMIREZ ANDREA

FECHA DE ELABORACIÓN DE LA PRÁCTICA: 30 DE SEP 2013

FECHA DE ENTREGA DE LA PRÁCTICA: 07 DE OCT 2013

CALIFICACIÓN __________

OBJETIVO

Usar un tubo Pitot para determinar la presión total, la presión estática y la presión dinámica en un flujo de aire a diferentes velocidades a lo largo de u ducto de sección transversal variable y otro de sección transversal constante para comparar los valores obtenidos con los valores teóricos dados por la ecuación de continuidad.

CONDICIONES AMBIENTALES

Valores iniciales Valores Finales Valores Promedio

Temperatura Temperatura Temperatura20.5 °C 22.4 °C 21.45 °C

Humedad Humedad Humedad36% 36% 36%

Presión barométrica Presión barométrica Presión barométrica586.1 mmHg 590 mmHg 588.05 mmHg

ρ aire= PRT

= 78.4KPa

(294.6K )(0.284KJKgK

)=0.937 Kg

m3

MATERIAL, HERRAMIENTA Y EQUIPO UTILIZADO

Escala.Tubo Pitot.Carro soporte.Generador de viento.Fondo plano para túnel de viento.Manómetro diferencial y mangueras.Fondo inclinado para túnel de viento.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

1. Medición de presión total, presión estática y presión dinámica a lo largo de un ducto de sección transversal constante.

Realizar mediciones de presión total, presión estática y presión dinámica para cada posición de la escala (a, b, c, d, e y f), la toma de presión estática debe de quedar debajo de cada letra. El control de velocidad del generador de viento debe estar al máximo. La presión dinámica se debe de determinar de dos formas: la primera, realizando la diferencia entre los valores de presión total y presión estática leídos. (Utilizando solo una manguera). Y la segunda conectando ambas mangueras del manómetro al tubo Pitot, una a la toma de presión total y otra a la toma de presión estática y así leer la diferencia de presiones que es la presión dinámica pero ahora directamente en el instrumento.

Por último determinar la velocidad del flujo utilizando la presión dinámica leída directamente del instrumento ( no se debe de leer la velocidad directamente del instrumento), cabe hacer notar que esta columna se podrá completar cuando se tengan las condiciones ambientales finales y por lo tanto el valor de la densidad del aire en el laboratorio (ρ aire).

PRECAUCIÓN: NO desconectar las mangueras del manómetro, solamente conectarlas o desconectarlas al tubo Pitot.

v=√ 2qρPosición P.

TotalP. Estática

(n/ m2)P. Dinámica

(n/m2)(Calculada con

q= Pt-Pe)

P. Dinámica leída en el manómetro.

Velocidad del viento (m/s) (utilizando q leida)

A 16.5 -15 31.5 31.5 8.10B 16.3 -14.8 31.1 31.2 8.14C 16.1 -14.4 30.5 31 8.13D 15.7 -13.7 30.4 30 8.00E 15.2 -13.5 28.7 29.5 7.93F 15 -13 28 29.4 7.92

2. Medición de presión total, presión estática y presión dinámica a lo largo de un ducto de sección transversal variable.

Cambiar el fondo plano del túnel de viento por el fondo inclinado de forma tal que la mínima sección transversal quede a la salida del túnel. Y proceder a medir la presión total, presión estática y presión dinámica en forma similar al punto anterior y anotar los resultados en la tabla siguiente:

Precaución: Al cambiar el fondo plano por el fondo inclinado tener cuidado al momento de atornillar los elementos de sujeción dispuestos en cada esquina del fondo.

Posición Área P. Total

P. Estática (n/ m2)

P. Dinámica (n/m2)

(Calculada con q= Pt-Pe)

P. Dinámica leída en el manómetro.

Velocidad del viento (m/s) (utilizando q leida)

A 0.020

58 24 34 32.5 8.32

B 0.019

57 20 37 37 8.88

C 0.018

56 16 40 40 9.24

D 0.017

55 14 41 44.5 9.74

E 0.01 53 9 44 47 10.01

6F 0.01

551 2 50 52 10.53

3. Comparación de resultados teóricos con experimentales.

Comparar los valores de velocidad obtenidos experimentalmente para cada una de las posiciones utilizando la ecuación de continuidad:

AAVA =ABVB =...=AFVF

Registrar los resultados en la tabla siguiente:

AAVA 0.1664ABVB 0.16872ACVC 0.16632ADVD 0.16558AEVE 0.16016AFVF 0.16579

POSICIÓN A B C D E F

Velocidad experimental (m/s)(obtenida de la columnafinal de la tabla anterior)

8.32 8.88 9.24 9.74 10.01 10.53

Velocidad Teórica (m/s)(obtenida de la ecuación

De continuidad)

8.436 8.757 9.19 9.78 10.36 10.67

4. CUESTIONARIO

1.- Explique a que se deben las diferencias entre los resultados teóricos y los experimentales.

Como hemos aprendido en metrología, los instrumentos utilizados para medición requieren mantenimiento y constante calibración, en este caso contamos con túneles muy viejos causando lecturas erróneas, ya que el instrumento de medición no es el óptimo.

La ecuación de continuidad considera condiciones ideales, en este caso la fricción del aire afecta los resultados obtenidos

2.- ¿Cuál es la ventaja de trabajar con un manómetro inclinado con respecto a uno vertical?

Tiene ventajas para leer presiones muy pequeñas pues lee presiones manométricas inferiores a 250 mm de columna de agua. La rama larga de un manómetro de tintero se inclina con respecto a la vertical para alargar la escala. El de tubo inclinado, con su columna más larga aprecia hasta 0.25mm de columna de agua. Esta precisión depende de la habilidad del observador y de la limpieza del líquido y el tubo.

3.- Explique por qué la escala de velocidad del manómetro diferencial utilizado en los experimentos no se puede utilizar directamente. ¿Qué correcciones y por qué se deben de efectuar a esta escala?

Por qué el valor de la velocidad se puede obtener con menos margen de error con la presión estática y presión dinámica, esto nos permite que se tomen las presiones en diferentes momentos con condiciones ambientales que solo cambian en algunos parámetros. Las posibles correcciones estarían en la variación de los parámetros (presión y temperatura) para poder obtener un valor promedio de la velocidad a la cual se está experimentando.

4.- Un tubo Pitot indica una presión dinámica igual a 8,820 N/m2. ¿Cuál es la velocidad del flujo en km/h?

FORMULA

Donde (utilizando unidades del sistema internacional):

 : Presión dinámica en pascales

 : Densidad del fluido en kg/m3 a 20°C

: velocidad del fluido en m/s

DATOS

 = 8,820 Pa.=1.20 kg/ m3 

v=√ 2qρ =√ 2(8,820 Nm2 )1.20=121.44 m

s

v=121.44

ms∗1km

1000m∗3600 s

1h=436.477

kmh

5.- Un tubo Pitot que incluye orificios para presión estática como el que se utilizó en los experimentos se le llama tubo Pitot-estático, pero ¿qué sucede si la toma de presión estática se separa del tubo y se coloca en otro punto de la corriente de fluido?. Al realizar el cálculo de velocidad, ¿qué velocidad obtendremos? ¿la velocidad en donde se encuentra el tubo Pitot (es decir la toma de presión total) o la velocidad en donde se encuentra la presión estática?. Explique y fundamente su respuesta.

Al realizar el cálculo de velocidad nuestra ecuación de Bernoulli nos quedaría semejante, Pa + 1/2 ρ V^2= Pb + cte Ya que la presión en ese punto no es la misma pero tenemos que la velocidad continua siendo cero si la senda continua estando perpendicular al flujo.La ecuación de Bernoulli es una relación entre fuerzas obtenidas a partir de conservación de cantidad de movimiento y se deriva de la ecuación de Euler, la velocidad que mide es la presión estática donde se encuentre pero si queremos obtener el valor de la presión en el punto original tendríamos que hacer cálculos para conseguir la cte.

CONCLUSIONES

GUTIÉRREZ DÍAZ JAVIER:

El tubo Pitot nos sirve para calcular la presión dinámica, estática y total, básicamente de dos sondas de presión, una toma cuya superficie se coloca (perpendicular a la dirección de la corriente (justo en el punto donde se desea conocer la velocidad), y de otra toma de presión con superficie paralela a la dirección de la corriente. Con la primera toma se mide la presión de impacto, y con la segunda la presión estática, de forma que la diferencia entre ambas (medidas con un manómetro diferencial) es la presión cinética.

La deficiencia más grande del tubo Pitot es que las diferencias de presiones son muy pequeñas y el manómetro no suele tener la resolución adecuada, por eso nos valimos de

la presión dinámica y la densidad del aire en el laboratorio para calcular la velocidad del flujo en el túnel de viento.

Por otro lado cuando utilizamos el plano inclinado para reducir el área de salida lo que se logro fue aumentar la velocidad de salida del flujo y la presión algo similar a lo que hacen las toberas de los motores de los aviones.

CINTA FUENTES ROY:

Se determinaron los distintos tipo de presiones (dinámica, estática y total) del flujo del aire en el túnel de viento, a distintas velocidades, mediante el tubo Pitot obtuvimos valores muy parecidos a los teóricos, mediante el tubo leímos los resultados de manera casi inmediata por lo que podemos decir que nos ahorra tiempo con respecto a la obtención teórica de resultados, esto permite realizar de manera inmediata los posibles ajustes requeridos para alcanzar determinados valores de flujo necesarios para realizar pruebas de comportamiento conforme a las necesidades requeridas, aunque por otro lado, si requerimos de valores más precisos es recomendable usar ecuaciones. Tubo Pitot = rapidez en la obtención de resultados; Ecuaciones = Obtención menos rápida pero más precisa.

HUERTA BÁTIZ HÉCTOR:

Logre observar como es que actúan las velocidades de forma física, así como sus diferencias a pesar de que los datos teóricos y los datos experimentales no fueron los mismos son muy aproximados, se logra comprender esta diferencia debido a que no contamos con una resolución adecuada en los instrumentos de medición y las diferencias entre los puntos no eran significativas. Puedo resumir lo que aprendí de esta práctica en que la presión estática es una presión de succión, la presión dinámica es el resultado de la presión total y estática, que al reducir el área aumenta la presión y por supuesto la manera en que funciona un tubo pitot.

ROCHA BADILLO MIRIAM:

El uso del tubo Pitot nos permitió observar el comportamiento de la presión al reducir el área que existía entre este instrumento y un generador de viento. Como sabemos el tubo Pitot mide presión total y presión estática, conforme se fue reduciendo el área la presión fue descendiendo debido a que el fluido que el fluido tenia mayor aceleración en la parte

final del ducto lo cual se denomina como efecto Bernoulli. Por otra parte al utilizar el fondo inclinado para reducir el ducto de salida provocábamos que el flujo con velocidad en el ducto estrecho generara mayor energía cinética y a expensas de esta energía la presión aumenta ya que la presión es una densidad de energía. Analizando los resultados experimentales con los teóricos se puede observar una pequeña diferencia entre los valores pero esto se debe al uso que tienen los instrumentos de medición.

CONCLUSIÓN OSORIO RAMÍREZ ESTEPHANY ANDREA

La presión dinámica en el flujo de un fluido ocasiona un efecto de “succión” mientras, la presión estática produce un efecto de “empuje” sobre un cuerpo estático; la presión estática se observa perpendicular al flujo. La presión total es la suma de estas dos presiones.

La presión en cuerpo debido al flujo disminuye conforme la velocidad del fluido aumenta. Cuando el área se reduce , la presión aumenta