Banco hidraulico

OBJETIVOS:
Conocer la técnica del pesado del banco hidráulico para poder efectuar posteriormente cualquier trabajo experimental en el banco.
Conocer diferentes métodos para la medición de flujo volumétrico.
Analizar el funcionamiento de los elementos de obstrucción para medir flujo volumétrico.
Determinar el coeficiente de descarga de distintos elementos de obstrucción usados paramedir caudal.
CONSIDERACIONES TEORICAS:
¿Qué es un Medidor de Caudal?
Es un dispositivo que, instalado en una tubería, permite conocer el flujo volumétrico o caudal que está circulando por la misma, parámetro éste de muchísima importancia en aquellos procesos que involucran el transporte de un fluido. La mayoría de los medidores de caudal se basan en un cambio del área de flujo, lo que provoca uncambio de presión que puede relacionarse con el caudal a través de la ecuación de Bernoulli.
Tipos de Medidores de Caudal.
Algunos de los medidores de caudal más utilizados son el Venturi, la Placa Orificio, y el Rotámetro. El Venturi consiste de una reducción gradual del área de flujo, seguido de un ensanchamiento gradual de la misma; por estas características, provoca una pérdida de energíamoderada. La placa orificio es un elemento más simple que consiste en un agujero cortado en el centro de una placa intercalada en la tubería. El paso del fluido a través del orificio, cuya área es constante y menor que la sección transversal del conducto cerrado, se realiza con un aumento apreciable de la velocidad (energía cinética) a expensa de una disminución importante de la presión. Debido alcambio brusco de sección, la pérdida de energía es importante. El rotámetro consiste de un flotador (indicador) que se mueve libremente dentro de un tubo vertical ligeramente cónico, con el extremo angosto hacia abajo. El fluido entra por la parte inferior del tubo y hace que el flotador suba hasta que el área anular entre él y la pared del tubo sea tal, que la caída de presión en esteestrechamiento sea lo suficientemente grande para equilibrar el peso del flotador. El tubo es de vidrio y lleva grabada una escala lineal para conocer la posición del flotador o, directamente, el caudal.

Figura 2. Venturi (izquierda) y Placa Orificio (derecha)
Determinación del Caudal Teórico

Figura 3. Análisis de un Medidor de Caudal
Para la determinación del caudal que, teóricamente, está circulandopor el medidor de caudal, se analiza el mismo a través de la ecuación de Bernoulli, la cual tiene la forma siguiente:

donde los tres sumandos representan los cambios en la energía de presión, energía cinética y energía potencial.
Si el medidor está ubicado horizontalmente, el cambio de energía potencial es nulo (Z2-Z1=0). La velocidad puede expresarse como el producto entre el caudal teóricoy el área (V=Qt∙A). Se habla de caudal teórico, ya que en la ecuación de Bernoulli no aparecen reflejadas las pérdidas de energía. Así, la ecuación se puede transformar de la siguiente manera:


Multiplicando esta ecuación por , se tiene:

Dado que las presiones se miden con manómetros de líquido, usando la ecuación de la hidrostática, se puede decir que:

donde h1 y h2 son lasalturas tomadas de los manómetros de líquido conectados en los puntos 1 y 2.
Por lo tanto, el caudal teórico resulta:


TUBO DE PITOT
Cuando un fluido en movimiento se detiene por que encuentra un objeto estacionario, se crea una presión mayor que la de la corriente del fluido la magnitud de esta presión incrementada se relaciona con la velocidad del fluido en movimiento. El tubo de pitot usa esteprincipio para indicar la velocidad. El tubo de pitot es un tubo hueco que se posiciona de modo que el extremo abierto apunte directamente a la corriente de fluido. La presión en la entrada hace que se soporte a una columna de fluido. Entonces el fluido en o justo de la punta esta estacionario o estancado, y esto se conoce como punto de estancamiento. Se emplea la ecuación de la energía para...