pracica4 medicion de caudal

Práctica 4. Medición de caudal en una tubería


Objetivo general
Reconocer los métodos e instrumentos para la medición del flujo volumétrico.
Objetivos específicos
Determinar el caudal mediante el método volumétrico o de aforo.
Calibrar el rotámetro utilizando los resultados provenientes de la aplicación del método volumétrico.
Determinar los coeficientes de flujo para el tubo Venturi yla placa orificio.

Equipos Necesarios:
Experiencia A. Medición de caudal por el método volumétrico:
1. Rotámetro.
2. Tubo de aforo.
3. Regla Graduada.
4. Cronometro.
5. Tanque Receptor.


Experiencia B y C. Medición de caudal por medio del tubo Venturi y/o placa orificio:
1. Tubo Venturi o Placa Orificio.
2. Piezómetro diferencial o tubo en U con Mercurio.
3. Rotámetro.Consideraciones Teóricas:
Caudal ó gasto volumétrico (Q): se define como el volumen () de fluido que atraviesa una sección (A) dada en determinado tiempo (t).



ec.1
La velocidad media del fluido (V) se obtiene mediante la ecuación de continuidad. Para una tubería de sección circular:



ec.2

Tubo Venturi: instrumento para medir caudal en una tubería. Es una sección de tubería insertada enla línea, que asemeja a una boquilla ya que tiene una porción convergente desde el diámetro interno de la tubería hasta una garganta, seguida nuevamente por una sección divergente desde la garganta hacia el diámetro interno de la tubería. Se utiliza un manómetro diferencial para calcular la diferencia de presión entre las posiciones 1 y 2. (Fig. 4.2).

Placa orificio: es un instrumento demedición de caudal, que consta de una placa de metal, bronce, acero inoxidable, etc., que lleva un orificio circular de diámetro D2 concéntrico con el eje de la tubería de diámetro D1. También utiliza un manómetro diferencial para calcular la diferencia de presión entre las posiciones 1 y 2. (Fig. 4.3).

Para determinar el caudal a través del tubo Venturi o de la placa orificio (medidores tipoobstrucción) solo se necesita medir la caída de presión y utilizar las ecuaciones obtenidas de la aplicación de la ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 2 (Figs. 4.2 y 4.3)



ec. 3

Donde QI es el caudal ideal que pasa a través del instrumento de medición, sin considerar las pérdidas de carga que se producen en el mismo. Para determinar el caudal real (QR) se debe determinar un coeficientede descarga (Cd) por vía experimental, el cual corrija el caudal ideal:



ec.4

También se define un coeficiente de flujo (Cq) de forma tal de simplificar la ecuación. Este coeficiente es el que se reporta habitualmente en las gráficas de calibración (ver Figs. 4.4 y 4.5)


ec. 5

Donde:


ec.6

Finalmente el caudal real que pasa por el instrumento se obtiene de la siguientemanera:



ec.7

Datos Experimentales:

Experiencia A:
1cm en el nivel del tanque equivale a 3,95 litros.

Experiencia B y C:
Diámetro de:
Tubería: D1 = 0,054m.
Tubo Venturi: D2= 0,025m.
Placa Orificio: D2= 0,0305m.












Fig. 4.1. Arreglo experimental de la experiencia A.
Procedimiento Experimental:

Experiencia A:
1. Medir la temperatura del agua.
2. Abrirla llave de descarga de la tubería para que el fluido caiga en el tanque receptor (pileta) y esperar a que el flujo (chorro) se estabilice.
3. Fijar un caudal en el rotámetro 2 y anotar el valor (QRot).
4. Medir el tiempo que el indicador de nivel del tanque de aforo tarda en subir de z1 a z2. Anote el intervalo de tiempo (Δt) en segundos.
5. Repetir el paso 4 dos veces.
6. Repetir los pasos3, 4 y 5 para otros 3 caudales.

Cálculos a Realizar:

Volumen ():

[L]
ec.8

Caudal calculado por el Método Volumétrico (QV):

[LPS]
ec.1

Caudal promedio (QVProm):

[LPS]
ec.9

%Error:


ec.10












Fig. 4.2. Esquema del tubo Venturi.












Fig. 4.3. Esquema de la placa orificio.

Procedimiento...