Date post: | 25-Nov-2015 |
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ndice
1. Objetivos Pg. 3
2. Metodologa de la prctica Pg. 3
3. Resultados Pg. 5
4. Discusin de resultados Pg. 6
5. Conclusiones Pg. 7
6. Bibliografa Pg.8
Neutralizacin de aguas cidas
1. Objetivos
El objetivo de la presente sesin de laboratorio es Presentar toda la metodologa
adecuada para realizar la calibracin del anemmetro y los factores que se deben
tener en cuenta para realizarlo de manera correcta.
2. Descripcin del equipo utilizados
- Tnel de viento
En ingeniera, un tnel de viento o tnel aerodinmico es una herramienta de
investigacin desarrollada para ayudar en el estudio de los efectos del movimiento del
aire alrededor de objetos slidos. Con esta herramienta se simulan las condiciones
que experimentar el objeto de la investigacin en una situacin real. En un tnel de
viento, el objeto o modelo, permanece estacionario mientras se propulsa el paso de
aire o gas alrededor de l. Se utiliza para estudiar los fenmenos que se manifiestan
cuando el aire baa objetos como aviones, naves espaciales, misiles, automviles,
edificios o puentes.
Figura 2.1 Tnel de viento
Figura 2.2 Partes del tnel de viento
Partes del tnel de viento
Compartimiento que acomoda - El propsito del compartimiento que acomoda es
enderezar la circulacin de aire. La estructura del panal de un compartimiento que
acomoda es muy eficaz en la reduccin de corrientes que remolinan en la circulacin
de aire del tnel.
Cono de contraccin - El cono de contraccin toma un volumen grande de
aire de baja velocidad y lo reduce a un volumen pequeo de aire de alta
velocidad sin crear turbulencia.
Seccin de prueba - la seccin de la prueba es adonde se colocan el artculo
y los sensores de la prueba
Los modelos de alas o de planos se ponen en la seccin de la prueba.
Mientras que la circulacin de aire se trae a la velocidad deseada, los sensores
miden fuerzas, tales como elevacin y friccin, en el artculo de la prueba. La
elevacin es la fuerza en el ala enfrente de la fuerza de la gravedad. La friccin
es la fuerza en el ala en la direccin de la circulacin de aire. La friccin es lo
que un motor debe superar para mover un plano a travs del aire. De acuerdo
con las medidas de estas fuerzas y de los lazos que hay entre el ambiente de
la prueba y las condiciones reales del vuelo, las predicciones exactas del
funcionamiento del mundo real pueden ser hechas.
Difusor - el difusor retarda la velocidad de la circulacin de aire en el tnel de
viento.
Seccin del mecanismo impulsor - la seccin del mecanismo impulsor
proporciona la fuerza que hace al aire moverse a travs del tnel de viento. Los
tneles de viento pueden ser abiertos o a circuito cerrado
- Manmetros diferenciales
Un manmetro diferencial es un dispositivo que mide la diferencia de presin entre
dos lugares. Los manmetros diferenciales pueden variar desde los ms simples
que pueden construirse en casa hasta un equipo digital complejo. A continuacin
detallaremos algunos de los manmetros que existen.
Manmetro Bourdon
El principio de medida en el que se basa este instrumento es el sensor conocido
como tubo Bourdon.
El sistema de medida est formado por un tubo aplanado de bronce o acero,
cerrado, en forma de
C de de circunferencia para la medicin de bajas presiones, o enrollado en
forma de espiral para la medicin de bajas presiones y que tiende a enderezarse
proporcionalmente al aumento de la presin; este movimiento se transmite
mediante un elemento transmisor y multiplicador que mueve la aguja indicadora
sobre una escala graduada. La forma , el material y el espesor de las paredes
dependen de la presin que se quiera medir.
Manmetros de columna lquida
Este tipo de manmetros es la forma ms sencilla de dispositivo para medir
presiones, donde la
altura, carga o diferencia de nivel, a la que se eleva un fluido en un tubo vertical
abierto conectado a un aparato que contiene un lquido, es una medida directa de
la presin en el punto de unin y se utiliza con frecuencia para Mostar el nivel de
lquidos en tanques o recipientes.
Puede utilizarse el mismo principio con indicadores de tubo en U, en el cual,
conocida la
densidad del lquido empleado en l, la carga o altura constituye una medida de la
presin
relacionndola con la correspondiente a la atmosfrica. La figura 1a muestra el
manmetro
fundamental de tubo en U. Otro dispositivo equivalente (figura 1b) , cuando es
necesario ( como en el caso de la presin de un gas) que la presin se mida por la
altura o carga de algn fluido distinto de aquel cuya presin se busca.
Figura 2.3 Manmetros abiertos
Figura 2.4 Tubo diferencial en U
Dentro de los manmetros diferenciales tenemos el tubo en U diferencial, el cual
mide la diferencia de presiones entre los orificios de toma A y B ( figura 3) en
altura de fluido manomtrico, luego la diferencia de presin se expresa mediante
la siguiente ecuacin: dadb=(Hm(dmda)+kadakbdb)g/gc
donde ka, kb son distancias verticales de la superficie del fluido manomtrico por
encima de A y B respectivamente. Asimismo tenemos que da, db son las
densidades de los fluidos en A y B.
Otro tipo, es el tubo en U diferencial invertido ( figura 3), en el que el fluido que
llena el tubo en U puede ser un gas o un fluido ligero, y el cual es frecuentemente
usado para medir diferencia de
presiones en lquidos cuando las columnas abiertas lquidas son
extraordinariamente elevadas, o
cuando el lquido a presin no puede exponerse a la atmsfera.
Figura 2.5 Tubo diferencial invertido en U
Los manmetros de columna inclinada usados para medir diferencias de presiones muy
pequeas, ya que estos tienen la ventaja sobre los manmetros de columna de liquido por
la amplificacin de la lectura. El tubo en U inclinado ( figura 10) se utiliza porque la
longitud de la altura o carga puede multiplicarse varias veces por la inclinacin de la
columna liquida y la escala ser ms ancha. Si la lectura R se toma como se indica y R0
es la lectura cero. Hm estar dado por Hm = ( R R0 ) senO y el clculo de ( dA dB ) es
de la misma forma que para el tubo en U vertical.
Figura 2.6 Tubo en U inclinado
- Tubo de Pitot
Es utilizado para la medicin del caudal, est constituido por dos tubos que detectan la presin endos
puntos distintos de la tubera. Pueden montarse por separado o agrupados dentro de unalojamiento,
formando un dispositivo nico. Uno de los tubos mide la presin de impacto en unpunto de la vena. El otro
mide nicamente la presin esttica, generalmente mediante un orificiopracticado en la pared de la
conduccin.
Un tubo de pitot mide dos presiones simultneamente, la presin de impacto (pt) y presin esttica(ps). La
unidad para medir la presin de impacto es un tubo con el extremo doblado en ngulo rectohacia la
direccin del flujo. El extremo del tubo que mide presin esttica es cerrado pero tiene unapequea ranura
de un lado. Los tubos se pueden montar separados o en una sola unidad. En lafigura siguiente se
muestra un esquema del tubo pitot.
- Anemmetro
Es un instrumento que se utiliza para medir la velocidad instantnea del viento y su
direccin. Para lograr la medicin del viento, algunos equipos toman registros del
recorrido del viento bajo un intervalo de tiempo, mientras que otros equipos registran la
velocidad instantneamente. Adems, existen los siguientes tipos de anemmetro:
Anemmetro acumulativo
Este tipo de anemmetro determina la velocidad, despus de haberla medida bajo un
intervalo de tiempo a travs del nmero de vueltas que da el instrumento en metros. La
ventaja del uso de este, es que se puede realizar un barrido sobre la seccin de una
galera en medicin, determinando as una velocidad media.
Figura 2.7 Medicin acumulativa sobre la seccin de una galera
Anemmetro puntual
Este tipo de anemmetro permite registrar la velocidad del viento en un punto
determinado, el cual no es muy prctico si lo usamos en una galera, pues el flujo del
aire no es igual en cada punto. Por lo que se busca una velocidad media, la cual ser
determinada promediando las diferentes tomas realizadas.
Figura 2.8 Medicin puntual sobre la seccin de una galera
Cabe mencionar que la distribucin de velocidades en ambos tipos de anemmetro
es la siguiente:
Figura 2.9 Distribucin de velocidades
Por medio de los dos tipos de anemmetros, se obtiene la siguiente expresin
Donde:
Vm: corresponde a la velocidad media
V: la velocidad puntual mxima en la galera en la parte central
C: que es el factor de correccin.
A: rea de la seccin.
Por otro lado, el nivel de precisin de un anemmetro profesional tiene un error de
medicin de un 1% mientras que los econmicos tienen error de medicin entre el 5 y
10%. A continuacin se mostrar una escala de velocidades:
Escala de velocidades de viento
Velocidades de viento a 10 m de altura
m/s nudos Clasificacin del viento
0,0-0,4 0,0-0,9 Calma
0,4-1,8 0,9-3,5
Ligero 1,8-3,6 3,5-7,0
3,6-5,8 7-11
5,8-8,5 11-17 Moderado
8,5-11 17-22 Fresco
11-14 22-28 Fuerte
14-17 28-34
17-21 34-41 Temporal
21-25 41-48
25-29 48-56 Fuerte temporal
29-34 56-65
>34 >65 Huracn
Tabla2.1. Escala de velocidades de viento
3. Clculos y resultados
- Primera parte Datos
Salida Placa
Radio interior (m) 0.075 Radio interior (m) 0.051
Radio exterior (m) 0.080 Radio exterior (m) 0.115
Area (m2) 0.018 Area (m2) 0.00008171
Tabla 3.1 Dimensiones
Posicin Voltaje
C. Ambientales
Salidad Ducto Placa
TBs (C)
TBh (C)
P (milibares)
P atmosf.
(kpa)
Dif. Preson
P1 (Mba)
Factor TBs (C)
Dif. Preson
P2 (Kpa)
Factor
1 15 22.0 18.5 1010.0 101.0 0.019 0.2 22 0.186 0.2 2 30 22.0 18.4 1008.3 100.8 0.971 0.2 22 0.862 0.2 3 40 22.0 18.9 1009.0 100.9 1.765 0.2 22 0.304 1 4 50 22.0 18.5 1009.1 100.9 2.746 0.2 22 0.471 1 5 60 22.8 19 1010.0 101.0 4.119 0.2 23 0.696 1 6 70 23.0 19.1 1010.0 101.0 5.492 0.2 23 0.941 1 7 80 23.5 19.6 1009.1 100.9 7.257 0.2 24 1.235 1 8 90 24.1 19.9 1009.1 100.9 9.218 0.2 24.5 2.363 1
Tabla 3.2 Datos de los ensayos
Utilizando los datos de la Tabla 3.1 y las tablas y grficas del tema se tiene la siguiente
informacin:
Posicin
H.R (%) Pvs
(Kpa) 1 70 2.63 2 69.9 2.63 3 74 2.63 4 70 2.63 5 68 2.71 6 67.5 2.81 7 67.5 2.89 8 66.5 3.19
Tabla 3.3 Datos de las tablas y grficas
Clculos
Se aplicarn las siguientes frmulas para los clculos
- Presin de vapor (Pv)
- Densidad del aire ()
- Diferencia de presin a la salida del ducto (Psalida)
- Diferencia de presin en la placa (Pplaca)
- Velocidad del aire (Vaire)
- Velocidad en la placa (Vplaca)
- Caudal real (Qreal)
- Caudal terico (Qterico)
- Coeficiente de descarga (Cd)
Posicin Pv
(Kpa)
de aire
(Kg/m3)
P salida (cm
H2O)
P placa (cm
H2O)
V aire (m/s)
V placa (m/s)
Q real (m3/s)
Q terico (m3/s)
Coeficiente de
descarga (Cd)
1 1.841 1.184 0.039 3.793 0.801 7.928 0.014 0.073 0.194
2 1.838 1.182 1.980 17.580 5.733 17.082 0.101 0.157 0.644
3 1.946 1.182 3.600 30.999 7.728 22.679 0.137 0.209 0.653
4 1.841 1.183 5.600 48.029 9.637 28.223 0.170 0.260 0.655
5 1.843 1.181 8.400 70.972 11.814 34.339 0.209 0.316 0.660
6 1.897 1.180 11.201 95.955 13.647 39.945 0.241 0.368 0.655
7 1.951 1.177 14.800 125.935 15.710 45.826 0.278 0.422 0.657
8 2.121 1.173 18.799 240.959 17.729 63.473 0.313 0.585 0.536
Tabla 3.4 Resultados
Grfica3.1 Velocidad terica VS Diferencia de presiones de la placa
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
0.000 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000
P
pla
ca (
)cm
H2
O
Vplaca (m/s)
Velocidad teorica (Vplaca) vs Diferencia de Presiones de la placa (Pplaca)
Velocidad del aire vrs. Diferenciade Presiones de la placa
Grfica3.2 Velocidad del aire VS Caudal Real
Grfica3.3 Velocidad terica VS Caudal terico
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000
Qre
al (
m3
/s)
Vaire (m/s)
Velocidad del aire (V aire) vs Caudal Real (Qr)
Velocidad del aire vrs. Caudal Real
y = 108.51x
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700
V d
el a
ire
(m
/s)
Q teorico (m3/s)
Velocidad teorica (Vplaca) VS Caudal teorico (Qterico)
Velocidad teorica vrs. Caudalteorico
Lineal (Velocidad teorica vrs.Caudal teorico)
- Segunda parte
En esta parte se coloca un anemmetro en el soporte junto al tubo de Pitot por
un Anemmetro.
Datos
Posicin
Barmetro Anemmetro
Mquina Factor del barmetro
Termmetro
P1 (cm H2O)
Recorrido (m)
Tiempo (s) Voltaje P1 T ambiente
(C)
1 3.5 27.5 30 20 0.2 23
2 2.4 231 30 35 1 23
3 4 302 29.8 45 1 23
4 5.5 363 30 55 1 23
5 7.9 435 29.8 65 1 23.5
6 11.2 498 30 75 1 24
7 14.4 579 30.1 85 1 24.5
8 18 637 29.9 95 1 24.5
Tabla 3.5 Datos de los ensayos
Clculos
Se aplicar la siguiente frmula para calcular la velocidad del anemmetro:
Posicin V anem (m/s)
1 0.92
2 7.70
3 10.13
4 12.10
5 14.60
6 16.60
7 19.24
8 21.30
Tabla 3.6 Resultados
Grfica3.4 Curva de calibracin del anemmetro
4. Conclusiones
Se concluye que:
- El coeficiente de descarga es un parmetro que depende de las condiciones
de presin y de las caractersticas geomtricas presentes en el tnel de
ventilacin.
- Los valores hallados del coeficiente de descarga son correctos, puesto que se
esperaba que estn en el rango de 0 a 1, esto debido a que siempre el caudal
terico es mayor que el caudal real
- La curva de calibracin del anemmetro sirve para hallar la velocidad real del
aire que est pasando por una galera.
- Del Grfico 3.1 se observa que a mayor velocidad del aire, mayor es la cada
de la presin. Esto se debe a que cuando la velocidad es aumentada hay
mayores prdidas por friccin en las paredes del tnel de viento.
- Del Grfico 3.3 se observa que la velocidad de la placa es directamente
proporcional al caudal terico. Esto significa que a medida que se aumente la
velocidad del aire que circule por la placa el caudal terico aumentar.
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00
V a
ire
(m
s/s)
V anem (m/s)
Velocidad del aire (V aire)VS Velocidad del anemometro (V anem)
Velocidad del iare vrs. Velocidaddel anemometro
- Del Grfico 3.2. se observa que la velocidad del aire es directamente
proporcional al caudal real. Esto significa que a medida que se aumente la
velocidad del aire que circule por la salida de tnel de viento el caudal real
aumentar