Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de La PlataTP LABORATORIO II Medidores de velocidad y caudal por presión diferencial Núñez De Moraes – Ravettino 14 de octubre de 2014 Mecánica de los Fluidos I Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata. MEDIDORES DE VELOCIDAD Y CAUDAL Fecha: 14/10//14 Revisión: Final Profesor: Scarabino, Ana J TP: Martínez, Mariano Página: 1 de 5 Nuñez De Moraes Carla (61840/2) Ravettino Agustina (61853/5) Objetivos Calcular la velocidad del aire en el túnel de viento por medio de un tubo Pitot y manómetro de rama inclinada; comparar el resultado con la medición arrojada por un anemómetro de hilo caliente. Calcular la velocidad del aire en un microtúnel de calibración de anemómetos –tubo Venturi- con un manómetro diferencial de columna de agua. Comparar la medición cin la graduación de control del microtúnel. Desarrollo: Experiencia 2 Introducción: Se cuenta con un microtúnel de viento de calibración de anemómetros del tipo abierto de geometría similar a un Tubo Venturi cuyas dimensiones principales son D: diámetro mayor D=60 mm y d: diámetro menor d=22 mm, y con un manómetro diferencial de columna de agua. Se hace pasar al fluido (aire) por el microtúnel de modo que, como se observa en la imagen, el mismo pasa de tener velocidad (V 1 ) y presión inicial (p 1 ) en A 1 (área que se corresponde con D) a velocidad y presión final (V 2 y p 2 respectivamente) en A 2 correspondiente a d. Las presiones mencionadas se miden a través de un manómetro de columna de agua: un tubo que proviene de las condiciones de entrada y otro de las de salida se conectan al mismo y se mide la diferencia de altura de columna de agua (con ello la diferencia de presiones) para luego calcular la velocidad con las ecuaciones de Bernoulli y de Continuidad. A partir de la ecuación de energía con hipótesis de Bernoulli: Mecánica de los Fluidos I Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata. MEDIDORES DE VELOCIDAD Y CAUDAL Fecha: 14/10//14 Revisión: Final Profesor: Scarabino, Ana J TP: Martínez, Mariano Página: 2 de 5 Nuñez De Moraes Carla (61840/2) Ravettino Agustina (61853/5) Considerando que para variaciones de temperatura pequeñas e y para gases Ω→0 se llega a: Para un sistema abierto el caudal se mantiene constante, por lo tanto Q 1 =Q 2 Nuevamente de la Ec. De Energía se llega a: √ En la siguiente tabla se presentan las magnitudes medidas en el laboratorio (con corrección de referencia). Pueden observarse las presiones y la diferencia de las mismas en dos mediciones: ascenso y descenso de velocidad. Lo mismo se realiza a fin de minimizar el error. El mismo será cuantificado más adelante. Se trabajará para los cálculos con el promedio de las mediciones. Los valores de presión se encuentran expresados en cmH 2 O: Tabla: Presiones medidas y promedio Ascenso Descenso Promedio Punto 1 Punto 2 Punto 1 Punto 2 Punto 1 Punto 2 -1 1 -1 1 -1 1 -3,5 3,8 -4 4 -3,75 3,9 -10 9 -10 8,5 -10 8,75 -18 17 -19 17 -18,5 17 -27,5 27 -27,5 27,5 -27,5 27,25 -38,5 38 -39 38 -38,75 38 Y en base al valor promedio, se determina la diferencia de presiones como P 2 – P 1 Mecánica de los Fluidos I Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata. MEDIDORES DE VELOCIDAD Y CAUDAL Fecha: 14/10//14 Revisión: Final Profesor: Scarabino, Ana J TP: Martínez, Mariano Página: 3 de 5 Nuñez De Moraes Carla (61840/2) Ravettino Agustina (61853/5) Variación de P promedio 2 7,65 19,25 35,5 54,75 76,75 A partir de este resultado y por medio de las ecuaciones presentadas se calculan las velocidades para los puntos 1 y 2. Para esto, se ha expresado la presión en unidades del SI: V1 [m/s] V2 [m/s] 25,7427548 191,475036 50,3466688 374,479355 79,8647966 594,035677 108,456154 806,698666 134,688986 1001,81891 159,470081 1186,1411 Donde V1 corresponde a valor buscado. A continuación, se compara la velocidad calculada con la medida por el patrón: V1 [m/s] V esperada 25,74 20 50,35 40 78,82 60 108,46 80 134,69 100 159,47 120 Error medido: Definiendo || | | Mecánica de los Fluidos I Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata. MEDIDORES DE VELOCIDAD Y CAUDAL Fecha: 14/10//14 Revisión: Final Profesor: Scarabino, Ana J TP: Martínez, Mariano Página: 4 de 5 Nuñez De Moraes Carla (61840/2) Ravettino Agustina (61853/5) Se estima que los errores pueden estar relacionados con: Medición incorrecta Mezcla aire-agua en los conductos del tubo venturi al manómetro de agua A continuación se presenta un gráfico Caudal-Variación de presión para el valor medido y esperado. El área entre las curvas representa el error cometido. La presión se encuentra expresada en Pa, y el caudal en m 3 /s. La línea roja se corresponde con los valores de velocidad esperados, y la azul con los medidos. 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 Q vs Var.P esperado-medido e abs e rel e % 5,74 0,28713774 28,7137742 10,35 0,25866672 25,866672 18,82 0,31367946 31,3679457 28,46 0,35570192 35,5701924 34,69 0,34688986 34,6889864 39,47 0,32891734 32,8917342 Mecánica de los Fluidos I Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata. MEDIDORES DE VELOCIDAD Y CAUDAL Fecha: 14/10//14 Revisión: Final Profesor: Scarabino, Ana J TP: Martínez, Mariano Página: 5 de 5 Nuñez De Moraes Carla (61840/2) Ravettino Agustina (61853/5) Conclusiones: La estimación de la velocidad ha tenido un error promedio del 30%. La aplicación del método puede ser útil como una primer aproximación, aunque deberá realizarse una comprobación o minimización de los errores para que los resultados obtenidos sean representativos.