Practica 3-Medicion de Caudales -Transferencia de Momentum

TRANSFERENCIA DE MOMENTUM

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA


PRACTICA 3- MEDICION DE CAUDALES

Grupo colaborativo 301117_1

ALVEIRO AMEZQUITA VELASQUEZ CC 4.428.175

Tutor Curso:

CALOR GERMAN PASTRANA BONILLA

Octubre de 2012.


INTRODUCCIÓN.

Se analizan los parámetros que influyen en el proceso de medición de caudales, los cuales se analizaron para un sistema de tubo de Venturi y para un medidor de orificio, de igual forma se evaluó las diferencia entre las medidas manométricas y se calculo el volumen y el caudal trabajado para cada sistema y para evaluaciones del sistema en 20, 160 y 300 segundos. Dentro de los resultados que se encontraron se aprecian claramente las diferencias en proporción de trabajo para cada sistema y los aumentos de caudal que estos generan. De igual forma se concluyo que cada sistema tiene un rango en el que trabaja, Lo cual será muy útil en nuestra vida profesional en los momentos en los que participemos los procesos de diseño de sistemas de metrología para una planta de alimentos.


RESULTADOS

Tubo Venturi con tiempo diferentes tiempos y diferentes porcentajes de apertura de la válvula

Imagen 1. Procedimiento con Tubo Venturi y tiempo de 20 segundos

Tabla 1. Resultados del sistema con tubo Venturi y tiempo de 20 segundosEntrada Salida

Porcentaje deapertura de la

válvula

Tipo demedidor

Tiempo(calibración

demedidores)

Altura delfluido

manométricoen ramaizquierda

Altura delfluido

manométricoen ramaderecha

Nivel en eltanque del

almacenamiento

30 1 20 -126.11 440 0.1432 1 20 -168.17 440 0.1434 1 20 -213.36 440 0.1436 1 20 -261.9 440 0.1438 1 20 -314.05 440 0.1440 1 20 -370.08 440 0.1442 1 20 -430.27 440 0.1443 1 20 -462.02 440 0.14




válvula

Tipo demedidor

Tiempo(calibración

demedidores)

Altura delfluido

manométricoen rama izquierda

Altura delfluido

manométricoen rama derecha


almacenamiento

30 1 160 -126.11 440 0.3932 1 160 -168.17 440 0.434 1 160 -213.36 440 0.4136 1 160 -261.9 440 0.4238 1 160 -314.05 440 0.4340 1 160 -370.08 440 0.4442 1 160 -430.27 440 0.4643 1 160 -462.02 440 0.46




válvula

Tipo demedidor

Tiempo(calibración

de medidores)

Altura delfluido

manométrico en rama

izquierda

Altura delfluido

manométrico en rama derecha


almacenamiento

30 1 300 -126.11 440 0.6432 1 300 -168.17 440 0.6634 1 300 -213.36 440 0.6836 1 300 -261.9 440 0.738 1 300 -314.05 440 0.7240 1 300 -370.08 440 0.74

TRANSFERENCIA DE MOMENTUM42 1 300 -430.27 440 0.7743 1 300 -462.02 440 0.78

Medidor de orificio con tiempo diferentes tiempos y diferentes porcentajes de apertura de la válvula

Imagen 6. Procedimiento con Medidor de orificio y tiempo de 20 segundos

Tabla 6. Resultados del sistema con Medidor de orificio y tiempo de 20 segundosEntrada Salida


válvula

Tipo demedidor

Tiempo(calibración

de medidores)

Altura delfluido


izquierda

Altura delfluido

manométrico en rama derecha


almacenamiento

42 2 20 -10.87 440 0.1444 2 20 -44.38 440 0.1546 2 20 -80.37 440 0.1548 2 20 -119.03 440 0.1550 2 20 -160.57 440 0.1552 2 20 -205.19 440 0.1554 2 20 -253.13 440 0.1656 2 20 -304.63 440 0.1658 2 20 -359.95 440 0.1660 2 20 -419.39 440 0.1661 2 20 -450.75 440 0.16


Tabla 7. Resultados del sistema con Medidor de orificio y tiempo de 160 segundos

Entrada SalidaPorcentaje deapertura de la

válvula

Tipo demedidor

Tiempo(calibración

demedidores)

Altura delfluido

manométricoen rama izquierda

Altura delfluido

manométricoen rama derecha


almacenamiento

42 2 160 -10.87 440 0.4644 2 160 -44.38 440 0.4746 2 160 -80.37 440 0.4848 2 160 -119.03 440 0.550 2 160 -160.57 440 0.5152 2 160 -205.19 440 0.5354 2 160 -253.13 440 0.5456 2 160 -304.63 440 0.5658 2 160 -359.95 440 0.5760 2 160 -419.39 440 0.5961 2 160 -450.75 440 0.6


Tabla 8. Resultados del sistema con Medidor de orificio y tiempo de 300 segundosEntrada Salida


válvula

Tipo demedidor

Tiempo(calibración

de medidores)

Altura delfluido


izquierda

Altura delfluido

manométrico en ramaderecha


almacenamiento

42 2 300 -10.87 440 0.77

Porcentajede apertura de la válvula


almacenamiento

DiferenciaManométrica

(mm)Volumen(mts 3)

Caudal(mts 3/s)Tiempo

30 20 0,14 313,89 0,14 2,832 20 0,14 271,83 0,14 2,834 20 0,14 226,64 0,14 2,836 20 0,14 178,1 0,14 2,838 20 0,14 125,95 0,14 2,840 20 0,14 69,92 0,14 2,842 20 0,14 9,73 0,14 2,8

43 20 0 , 1 4 - 22 , 0 2 0 , 1 4 2,8

TRANSFERENCIA DE MOMENTUM44 2 300 -44.38 440 0.7946 2 300 -80.37 440 0.8248 2 300 -119.03 440 0.8450 2 300 -160.57 440 0.8752 2 300 -205.19 440 0.954 2 300 -253.13 440 0.9356 2 300 -304.63 440 0.9658 2 300 -359.95 440 0.9960 2 300 -419.39 440 1.0261 2 300 -450.75 440 1.04

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Al realizar un análisis de los resultados obtenidos en la practica, podemos concluir en primer medida que el caudal de apertura de la válvula en el sistema con tubo de Venturi estuvo entre un el rango de 30% a 42%, mientras que el medidor de orificio manejo valores entre 42% y 60%. De igual forma podemos concluir que la variación en el tiempo no afecta las diferencias manométricas, lo cual se puede corroborar en las tablas 9 y 10, ya que estas permanece iguales a pesar de la variación en el tiempo, lo cual es completamente obvio pues la variación en el tiempo solo altera los parámetros de caudal y volumen almacenado, por causa del mayor tiempo de funcionamiento del sistema, es así como en este aspecto también vemos como la apertura de la válvula afecta mucho mas el nivel final de almacenamiento, ya que en la medida en que se deja mas tiempo el sistema, se expresa mucho mas la cantidad de fluido almacenado a causa de la diferencia entre el grado de apertura de la válvula.

Tabla 9. Cálculos de Diferencia manométrica, volumen y caudal para el los diferentes tiempos Tubo de Venturi



almacenamiento


(mm)Volumen(mts 3)


30 160 0,39 313,89 0,39 62,432 160 0,4 271,83 0,4 6434 160 0,41 226,64 0,41 65,636 160 0,42 178,1 0,42 67,238 160 0,43 125,95 0,43 68,840 160 0,44 69,92 0,44 70,442 160 0,46 9,73 0,46 73,6

43 160 0 , 4 6 - 22 , 0 2 0 , 4 6 73,6



almacenamiento


(mm)Volumen(mts 3)


42 20 0,14 429,13 0,14 2,844 20 0,15 395,62 0,15 346 20 0,15 359,63 0,15 348 20 0,15 320,97 0,15 3




almacenamiento


(mm)Volumen(mts 3)


30 300 0,64 313,89 0,64 19232 300 0,66 271,83 0,66 19834 300 0,68 226,64 0,68 20436 300 0,7 178,1 0,7 21038 300 0,72 125,95 0,72 21640 300 0,74 69,92 0,74 22242 300 0,77 9,73 0,77 23143 300 0,78 -22,02 0,78 234

Grafica 1. Variación que genera el porcentaje de caudal en el sistema de tubo de Venturi

En la anterior tabla y en la grafica 1 pudimos observar como con el tubo de Venturi, un tiempo de 20 segundos no existe una variación final en el caudal almacenado, debido a que por el poco tiempo no se muestran las diferencias en los grados de apertura de la válvula. Sin embargo parea los tiempos de 160 y 300 segundos, se pudo apreciar claramente la influencia de este factor

Tabla 10. Cálculos de Diferencia manométrica, volumen y caudal para el los diferentes tiempos con orificio de salida


50 20 0,15 279,43 0,15 352 20 0,15 234,81 0,15 354 20 0,16 186,87 0,16 3,256 20 0,16 135,37 0,16 3,258 20 0,16 80,05 0,16 3,260 20 0,16 20,61 0,16 3,2

61 20 0 , 1 6 - 10 , 7 5 0 , 1 6 3,2



almacenamiento


(mm)Volumen(mts 3)


42 160 0,46 429,13 0,46 73,644 160 0,47 395,62 0,47 75,246 160 0,48 359,63 0,48 76,848 160 0,5 320,97 0,5 8050 160 0,51 279,43 0,51 81,652 160 0,53 234,81 0,53 84,854 160 0,54 186,87 0,54 86,456 160 0,56 135,37 0,56 89,658 160 0,57 80,05 0,57 91,260 160 0,59 20,61 0,59 94,4

61 160 0 ,6 - 10 , 7 5 0 ,6 96



almacenamiento


(mm)Volumen(mts 3)


42 300 0,77 429,13 0,77 23144 300 0,79 395,62 0,79 23746 300 0,82 359,63 0,82 246

48

50

52

300 0,84 320,97 0,84 252300 0,87 279,43 0,87 261300 0,9 234,81 0,9 270

54 300 0,93 186,87 0,93 27956 300 0,96 135,37 0,96 28858 300 0,99 80,05 0,99 29760 300 1,02 20,61 1,02 30661 300 1,04 -10,75 1,04 312


Grafica 2. Variación que genera el porcentaje de caudal en el sistema de tubo de Venturi

En la tabla 10 y en la grafica 2, ha diferencia de la tabla para el tubo de Venturi, se observo que las variaciones en el caudal final se presentan desde el tiempo mas bajo que fue de 20 segundos y en la medida que se aumenta el tiempo se muestra mucho mas marcado la variación de esta proporción.

Grafica 3. Diferencia manométrica y caudal en el sistema de tubo de Venturi con diferentes tiempos

Al revisar la grafica numero 3 podemos analizar la relación entre las diferencias manométricas y el caudal y la correlación de esto con el tiempo del sistema de Venturi, con lo cual podemos señalar que para este tipo de sistema existe una relación inversamente proporcional entre la diferencia manométrica y el caudal ya que en la medida en la que se disminuye la diferencia manométrica, se aumenta el caudal del fluido.


De igual forma se pude señalar que entre los diferentes tiempos experimentados, solo existe una variación por cantidad de caudal, pero la tendencia es completamente igual.

Grafica 4. Diferencia manométrica y caudal en el sistema de medidor de orificio con diferentes tiempos

En la grafica 4, observamos que el sistema de medidor de orificio al igual que el de Venturi, posee una relación inversamente proporcional entre la diferencia manométrica y el caudal ya que en la medida en la que se disminuye la diferencia manométrica, se aumenta el caudal del fluido. Sin embargo para esta grafica se aprecian mucho mas marcados los cambios ya que este esta influenciado por una mayor proporción de porcentaje de apertura de la válvula que en el caso del Venturi, debido a lo cual se presenta una mayor acumulación del volumen y del caudal del fluido. Para este caso también existe la misma correlación entre los diferentes tiempos experimentales y la diferencia manométrica y al igual que en el caso del Venturi lo único que cambia es la cantidad de caudal almacenado.

Grafica 5. Comparación entre el comportamiento del sistema de Venturi y el M de orificio


Por ultimo podemos evidenciar en la grafica 5, que el comportamiento de los dos sistemas es totalmente igual, como lo hemos venido señalando anteriormente. Quizás la diferencia entre los dos radica en la amplitud de su rango, ya que el Venturi se mueve de 30% a42% y el de orificio de 42% a 60%; Otro aspecto importante es que el único valor proporcional que tuvieron en común fue el de 42% al cual posee diferencias de presiones muy distintas, ya que el Venturi posee su diferencia manométrica mas pequeña(9.73 mm) y el orificio la mas grande (429.13 mm), lo que es normal, pues simplemente se debe a que el incido del funcionamiento equilibrado de cada sistema es diferente. Sin embargo, si realizamos una revisión de las anteriores graficas ya analizadas (1,2,3 y 4) veríamos que en este parámetro coincidente (42%), los dos sistemas posee un comportamiento igual, generando un caudal completamente igual para cada una de las fracciones de tiempo analizadas, lo que muestra que la diferencia fundamental entre los dos sistemas es la cantidad de fluido que permite pasar cada uno y que su variación radica en los porcentajes de apertura de la válvula en los cuales trabaja cada uno.


CONCLUSIONES

La variación en el tiempo no afecta las diferencias manométricas.

En el caso del M. de orificio, las variaciones en el caudal final se presentan desde el tiempo mas bajo que fue de 20 segundos y en la medida que se aumenta el tiempo se muestra mucho mas marcada la variación de esta proporción.

El rango de trabajo del sistema de Venturi esta entre 30% a 42% de porcentaje de apertura de la válvula, mientras que en el sistema de M. de orificio el rango esta entre 42% y 60%.

El único valor proporcional que tuvieron en común fue el de 42% al cual posee diferencias de presiones muy distintas, ya que el Venturi posee su diferencia manométrica mas pequeña (9.73 mm) y el orificio la mas grande (429.13 mm).

Con el tubo de Venturi, el tiempo de 20 segundos no mostro variación final en el caudal almacenado, debido a que por el poco tiempo no se muestran las diferencias en los grados de apertura de la válvula. Sin embargo para los tiempos de 160 y 300 segundos, se pudo apreciar claramente la influencia de este factor.

El sistema de medidor de orificio al igual que el de Venturi, posee una relación inversamente proporcional entre la diferencia manométrica y el caudal ya que en la medida en la que se disminuye la diferencia manométrica, se aumenta el caudal del fluido. Siendo mas marcada la proporción en el sistema de M de orificio.

Los dos sistemas posee un comportamiento igual, generando un caudal completamente igual para cada una de las fracciones de tiempo analizadas.

La diferencia fundamental entre los dos sistemas es la cantidad de fluido que permite pasar cada uno y que su variación radica en los porcentajes de apertura de la válvula en los cuales trabaja cada uno.


BIBLIOGRAFÍA

Módulo Transferencia De Momentum, Carlos G Pastrana Bonilla, UNAD 2010

CIBERGRAFIA

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