Reporte 2 Perfil de Velocidades Lem 2 Terminado

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  • 8/11/2019 Reporte 2 Perfil de Velocidades Lem 2 Terminado

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    Universidad Nacional Autnoma de Mxico

    Facultad de Estudios SuperioresCuautitln

    Ingeniera Qumica

    Laboratorio Experimental Multidisciplinario 2

    Informe Experimental 2 : Perfil de velocidades

    Grupo: 1402 Semestre: 2015-I

    Alumnos:

    Guerrero Santana Guillermo Eduardo

    Hernndez Hernndez Alfredo

    Hernndez Prez Cinthya

    Uribe Blancas David

    Profesoras:

    Margarita Castillo Agreda

    Dulce Mara Oliver Hernndez

    Fecha de entrega: 3 de septiembre del 2014

    .

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    INTRODUCCIN

    La importancia de la prctica es poder demostrar y reafirmar de maneraexperimental lo encontrado en bibliografa sobre perfil de velocidades, el uso eimportancia del tubo pitot, y los factores que pueden modificar este tipo deperfiles.

    Tanto en el flujo laminar como el turbulento,la velocidad local varia del valormnimo en la pared al valor mximo en el centro del ducto

    Las velocidades en un canal no estn uniformemente distribuidas. Esto se explicapor los efectos que la resistencia cortante del fluido en movimiento tiene en

    distintos puntos.La velocidad crtica a la cual el flujo cambia de laminar aturbulento, depende del dimetro del tubo, viscosidad y densidad del fluido, ascomo de la velocidad media lineal a la cual esta fluyendo.

    Para la medicin de la velocidad de corrientes nosotros utilizamos un mtodo muycomn y prctico en el cual se divide la seccin transversal del tubo en fajasverticales. Tomando la diferencia de presin generada en cada faja y con estedato poder conocer la velocidad del fluido, formando as un perfil de velocidades.

    Y para poder corroborar lo que se encontr en la teora y cumplir los objetivos de la

    prctica que se realiz, tomamos estos datos a diferentes gastos, aunque enrealidad debido a que no podamos controlar directamente la cantidad de gastoa usar, lo que hicimos fue variar el porcentaje de trabajo que realizaba el sistema.

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    OBJETIVOS

    Obtener el perfil de velocidades en la tubera, empleando el tubo pitot. Obtener el perfil de velocidades en la tubera empleando diferentes gastos.

    Obtener la velocidad puntual en flujo laminar a las distintas posiciones

    radiales.

    Obtener las velocidades promedio a partir de las velocidades puntuales.

    GENERALIDADES.

    El tubo de Pitot utilizado para la medicin de caudal est constituido por dos tubos

    que detectan la presin en dos puntos distintos de la tubera. Pueden montarse por

    separado o agrupados dentro de un alojamiento, formando un dispositivo nico.

    Uno de los tubos mide la presin de impacto (presin dinmica menos presin

    esttica) en un punto de la vena. El otro mide nicamente la presin esttica,

    generalmente mediante un orificio practicado en la pared de la conduccin.

    La unidad para medir la presin de impacto es un tubo con el extremo doblado enngulo recto hacia la direccin del flujo. El extremo del tubo que mide presin

    esttica es cerrado pero tiene una pequea ranura en un lado.

    Para determinar el lugar de insercin de los tubos, es necesario localizar el puntode mxima velocidad, desplazando el orificio de los mismos a lo largo del dimetrode la tubera.

    Para obtener la velocidad media o promedio de un fluido es necesario realizar unbuen nmero de lecturas a lo ancho del tubo y promediarlas geomtricamente obien emplear alguna correlacin entre la velocidad local y la velocidad promediodel fluido en el tubo.

    Se puede decir que cuando los fluidos se mueven en un conducto, la inercia delmovimiento produce un incremento adicional de la presin esttica al chocarsobre un rea perpendicular al movimiento. Esta fuerza se produce por la accinde la presin conocida como dinmica. La presin dinmica depende de lavelocidad y la densidad del fluido. Para esto la presin estatice no es ms quecualquier presin ejercida por un fluido y que no es modificada por elmovimientoovelocidaddel fluido.

    http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_(f%C3%ADsica)
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    METODOLOGA

    Material y equipo Servicios Flexometro Manometro de cisterna Red de flujo de aire(caon) vernier

    Aire Energia electrica

    Se realizaron 7 mediciones en el tubo de pitot a distintas revoluciones por minuto:

    A : 70,80 y 90 revoluciones por minuto

    Mediciones Posicin

    6cm pared

    5cm Pared

    4cm pared

    3cm Centro

    2cm Pared

    1cm Pared

    0cm pared

    ACTIIVIDAD EXPERIMENTAL 2:PERFIL DE VELOCIDADES

    1.Calibrar el manometro decisterna y verificar quehaya energa elctrica yque funcione el ventilador

    2.Conectar las manguerasdel manmetro a surespectivos lugares en eltubo de pitot

    3. Marcar distanciasde las posiciones radialesque se van a trabajar en eltubo de pitot

    4. prender la bomba pocoa poco hasta llegar hastael 50%, una vez prendidoempezamos a tomar lasmedidas una por una.

    5.checr en cada medidaque el tubo de pitot no sebajara y siempre estuvieraparalelamente a elcan.

    6. A diferentes posicionesradiales y diferentesvelocidades de flujo tomarregistros de la presinesttica

    7.tomar la diferencia depresin entre la esttica ydinmica para cadaposicin radial y velocidad

    8.anotar los datosobtenidos en una tabla.

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    RESULTADOS

    70 Revoluciones por Minuto

    Mediciones Posicin6cm 82 pared5cm 132 Pared4cm 136 pared

    3cm 140 Centro

    2cm 134 Pared

    1cm 116 Pared

    0cm 83 pared

    Tabla 1.1 70 Revoluciones por Minuto

    80 Revoluciones por Minuto

    Mediciones Posicin6cm 101 pared

    5cm 145 Pared

    4cm 154 pared

    3cm 157 Centro

    2cm 147 Pared

    1cm 125 Pared

    0cm 90 pared

    Tabla 1.2 80 Revoluciones por Minuto

    90 Revoluciones por Minutos

    Mediciones Posicin6cm 100 pared

    5cm 148 Pared

    4cm 155 pared

    3cm 159 Centro

    2cm 143 Pared

    1cm 121 Pared

    0cm 88 pared

    Tabla 1.3 90 Revoluciones por Minutos

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    ANLISIS DE RESULTADOS.

    Los valores de la presin diferencial, fueron medidos con un manmetroinclinado,por lo que segn los factores reportados en el estuche del manmetro, lapresin se debe multiplicar por 0.2 para obtener el valor de la presin real.

    Posteriormente se realiz la conversin de milmetros de agua al sistema ingls enlibras por pulgada cuadrada para facilitar los clculos. El valor de la temperaturaen todas las mediciones realizadas es a 23 C.

    70 revoluciones por minuto ) (multiplicado por elfactor de conversin 0.2)

    0 83 16.6 0.0236

    1 116 23.2 0.0329

    2 134 26.8 0.0381

    3 140 28 0.0398

    4 136 27.2 0.0386

    5 132 26.4 0.0375

    6 82 16.4 0.0232

    80 revoluciones por minuto

    h (cm) p (mmH2O) ) (multiplicado porel factor de conversin 0.2)

    0 90 18 0.0255

    1 125 25 0.03552 147 29.4 0.0418

    3 157 31.4 0.0446

    4 154 30.8 0.0437

    5 145 29 0.0412

    6 101 20.2 0.0286

    90 revoluciones por minuto

    p (mmH2O)

    (multiplicado por

    el factor de conversin 0.2)

    0 88 17.6 0.0250

    1 121 24.2 0.0344

    2 143 28.6 0.0406

    3 159 31.8 0.0452

    4 155 31 0.0440

    5 148 29.6 0.0420

    6 100 20 0.0283

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    Para obtener las presiones totales ,se ocupo la siguiente frmula: Sabiendo que Patm=11.33 (lb/in2) se le sumo este valor a todos los datos de lapresion manometrica para obtener las presiones totales. Tambien la presion total setuvo que pasar a

    .

    70 revoluciones por minuto )(multiplicado por el

    factor de conversin 0.2)

    0 83 16.6 0.0236 11.3536 1635.02304

    1 116 23.2 0.0329 11.3629 1636.36233

    2 134 26.8 0.0381 11.3681 1637.11118

    3 140 28 0.0398 11.3698 1637.35599

    4 136 27.2 0.0386 11.3686 1637.07840

    5132 26.4 0.0375 11.3675 1637.02477

    6 82 16.4 0.0232 11.3532 1634.96544

    80 revoluciones por minuto

    h (cm) p (mmH2O) )(multiplicado por el factor

    de conversin 0.2)

    0 90 18 0.0255 11.3555 1635.29666

    1 125 25 0.0355 11.3655 1636.73675

    2 147 29.4 0.0418 11.3718 1637.644013 157 31.4 0.0446 11.3746 1638.04724

    4 154 30.8 0.0437 11.3737 1637.91763

    5 145 29 0.0412 11.3712 1637.5576

    6 101 20.2 0.0286 11.3586 1635.74309

    90 revoluciones por minuto

    p (mmH2O)

    (multiplicado

    por el factor de

    conversin 0.2)

    0 88 17.6 0.0250 11.355 1635.22465

    1 121 24.2 0.0344 11.3644 1636.57834

    2 143 28.6 0.0406 11.3706 1637.4712

    3 159 31.8 0.0452 11.3752 1638.13364

    4 155 31 0.0440 11.374 1637.96083

    5 148 29.6 0.0420 11.372 1637.67281

    6 100 20 0.0283 11.3583 1635.69988

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    Velocidades puntuales

    Usando la siguiente frmula se calcularon las velocidades puntuales:

    Pgcv

    *2

    70 RPM

    Pman (lb/in2) Pt (lb/in2) P (ib/ft2) Pman(ib/ft2) V puntual (ft/s)

    0.0236 11.3536 1635.02304 3.398617512 59.42008393

    0.0329 11.3629 1636.36233 4.737903226 70.15767826

    0.0381 11.3681 1637.11118 5.486751152 75.49874757

    0.0398 11.3698 1637.35599 5.73156682 77.16472192

    0.0386 11.3686 1637.18318 5.55875576 75.99253143

    0.0375 11.3675 1637.02477 5.400345622 74.90191016

    0.0232 11.3532 1634.96544 3.341013825 58.91437189

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

    POSICIONR

    ADIAL

    VELOCIDAD PUNTUAL

    70% de RPM

    Velocidad Puntual vs Posicion Radial

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    80 RPM

    Pman (lb/in2) Pt (lb/in2) P (ib/ft2) Pman(ib/ft2) V puntual (ft/s)

    0.0255 11.3555 1635.29666 3.67223502 61.76569743

    0.0355 11.3655 1636.73675 5.11232719 72.87715932

    0.0418 11.3718 1637.64401 6.01958525 79.07977051

    0.0446 11.3746 1638.04724 6.42281106 81.68544678

    0.0437 11.3737 1637.91763 6.29320276 80.85706591

    0.0412 11.3712 1637.5576 5.93317972 78.5101609

    0.0286 11.3586 1635.74309 4.11866359 65.41242894

    90 RPM

    Pman (lb/in2) Pt (lb/in2) P (ib/ft2) Pman(ib/ft2) V puntual (ft/s)

    0.025 11.355 1635.22465 3.60023041 61.15715355

    0.0344 11.3644 1636.57834 4.95391705 71.73919197

    0.0406 11.3706 1637.4712 5.84677419 77.93638834

    0.0452 11.3752 1638.13364 6.50921659 82.23306485

    0.044 11.374 1637.96083 6.33640553 81.13413263

    0.042 11.372 1637.67281 6.0483871 79.2687308

    0.0283 11.3583 1635.69988 4.07546083 65.06845235

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    0.25

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

    POSICIONR

    ADIAL

    VELOCIDAD PUNTUAL

    80% de RPM

    Velocidad Puntual vs Posicion Radial

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    Velocidades promedio

    Se hace una suma de las velocidades puntuales y se le saca el promedio a dichosvalores.

    70 RPM 80 RPM 90 RPM

    V puntual (ft/s) V puntual (ft/s) V puntual (ft/s)

    59.42008393 61.76569743 61.15715355

    70.15767826 72.87715932 71.73919197

    75.49874757 79.07977051 77.93638834

    77.16472192 81.68544678 82.23306485

    75.99253143 80.85706591 81.13413263

    74.90191016 78.5101609 79.2687308

    58.91437189 65.41242894 65.06845235

    Velocidad promedio=70.29286359 Velocidad promedio =74.31253283 Velocidad promedio=74.07673064

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    0.25

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

    POSICIONR

    ADIAL

    VELOCIDAD PUNTUAL

    90% de RPM

    Velocidad Puntual vs Posicion Radial

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    MEMORA DE CALCULO

    Conversiones

    Tomando los datos de la tabla siguiente:

    70 revoluciones por minuto )(multiplicado por el

    factor de conversin 0.2)

    0 83 16.6 0.0236 11.3536 1635.02304

    1 116 23.2 0.0329 11.3629 1636.36233

    2 134 26.8 0.0381 11.3681 1637.11118

    3 140 28 0.0398 11.3698 1637.35599

    4 136 27.2 0.0386 11.3686 1637.07840

    5 132 26.4 0.0375 11.3675 1637.02477

    6 82 16.4 0.0232 11.3532 1634.96544

    de a

    Clculo de la presin manomtrica

    =11.33 + 0.0381 =11.3681

    Presin manomtrica =

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    Nota : La presin de la Fesc Cuautitln es de 585 mmHg en unidades de equivale a 11.33

    Calculo de las velocidades Puntuales

    Pgcv

    *2

    donde:

    Tomando los datos de la tabla para obtener las velocidades puntuales :

    70 RPM

    Pman (lb/in2) Pt (lb/in2) P (ib/ft2) Pman(lb/ft2) V puntual (ft/s)

    0.0236 11.3536 1635.02304 3.398617512 59.42008393

    0.0329 11.3629 1636.36233 4.737903226 70.15767826

    0.0381 11.3681 1637.11118 5.486751152 75.49874757

    0.0398 11.3698 1637.35599 5.73156682 77.16472192

    0.0386 11.3686 1637.07840 5.55875576 75.99253143

    0.0375 11.3675 1637.02477 5.400345622 74.90191016

    0.0232 11.3532 1634.96544 3.341013825 58.91437189

    ( ) segft

    ftlb

    ftlbsegftv /42.59

    /06199.0

    /39.3*/4.64

    3

    2

    2

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    CONCLUSIONES

    El tubo de Pitot es un instrumento de mediciones de velocidades de un fluidoconcluimos lo siguiente:

    Es muy exacta la mediciones de las velocidades puntuales dentro de la

    tubera No es muy eficiente a nivel industrial ya que existen medidores de

    velocidades puntuales ms rpidos y econmicos

    A nivel grafico observamos que el aire se comporta como un fluido laminar Hay un cierto porcentaje de error mecnicos as como errores perceptivos

    en los datos experimentales Las velocidades puntuales son menores en las paredes del tubo que en el

    centro ya que factores como la rugosidad y choque del rea de contactolas disminuyen considerablemente

    En la experimentacin tuvimos resultados muy satisfactorios al coincidir con lopresupuestado en la teora, sobre que la velocidad mxima estara en el centro dela tubera y conforme nos acercbamos las paredes del tubo iba disminuyendo lavelocidad puntual que nos arrojo el tubo de pitot.

    En esta prctica pudimos aplicar los conocimientos previamente discutidos, a sicomo conocer un nuevo equipo de trabajo, el cual al parecer tiene una eficienciasatisfactoria y que arroja datos coherentes al hacer las mediciones debidas.

    Podemos decir que los objetivos establecidos se lograron cumplir, porque nuestros

    perfiles de velocidad son congruentes con lo que se predeca en la teora, asmismo cabe decir que a pesar de usar equipos desconocidos, logramos trabajardebidamente, y reducir los errores que suelen ocurrir cuando solo estamos jugandoo no acatamos las indicaciones establecidas.

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    BIBLIOGRAFIA

    McCABE Warren. Operaciones unitarias en ingeniera qumica Ed. McGraw-Hill, cuartaedicin, Espaa 1991.

    GILES Ronald. Mecnica de los fluidos e hidrulica. Ed. McGraw -Hill, segunda edicin,Mxico 1991.

    FOUST, etal. Principios de operaciones unitarias. segunda edicin Ed.CECSA

    MOTT. L. Robert Mecnica de fluidos aplicada, cuarta edicin. Ed.PEARSON. Mxico1994.