CIRCULACIÓN DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES

Circulación de fluidos Exp. IQ. III

OBJETIVOS
Estudio de medidores de caudal y determinacion de sus propiedades
Determinacion de las perdidas de energia mecanica en conducciones cilindricas, no cilindras y accidentes.

DESARROLLO EXPERIMENTAL
Vamos a basarnos en el siguiente montaje:

Haremos circular agua,impulsada por una bomba, que pasara por los tres medidores de caudal (venturímetro, diafragma y rotametros) y volvera al deposito por una de las tres conducciones (tuberia rectangular, cilindrica o de tubos concentricos).
Comenzaremos realizando un calibrado, midiendo las diferencias de presion en el venturimetro y en el diafragma (gracias a los manometros que llevan incorporados) a distintos caudales.El caudal podremos saberlo gracias a un contador, que nos da el caudal en L/s, o de forma menos precisa mirando uno de los rotametros (caudal en L/h).
Circulación de fluidos Exp. IQ. III
Los datos de caudal y de diferencia de altura medidos son los siguientes:


Venturímetro


Temporal
Permanente
Diafragma
Q (L/h)hv (cm)
hp (cm)
hd (cm)
251,85
0,8
0,1
0,6
383,22
2
1
1
606,26
4,8
2,8
2,3
770,88
7,9
4,5
3,4
991,74
12,7
7,2
5,8
1066,98
14,6
8,3
6,8
1374,05
23,4
13,1
10,9
1699,72
35,7
20,1
16,5
En el venturimetro medimos dos presiones, temporal y permanente, la temporal corresponde al estrechamiento, por lo tanto las tomas estaran a la entrada del venturimetro y en lagarganta, en la permanente estaran a la entrada y a la salida del venturimetro. En el diafragma sin embargo mediremos solo una.
Realizaremos un calibrado para el venturimetro y otro para el diafragma, ambos estaran basados en la siguiente ecuacion:



Y=1 (fluido incompresible a caudales altos)
a = 1000 kg/m3
 = 0.33 (venturímetro) y 0.5 (diafragma)

Sd es la sección transversal delestrechamiento en el caso de venturímetros, y del agujero en el caso de diafragmas.

Sd = Rd2

Para obtener el valor de Dd, utilizamos la relación = Dd/Da. En la cual, Da es el diámetro interno del tubo, que hemos medido experimentalmente y tiene un valor de 2.7 cm.
Y por último, . En esta última ecuación, hm se corresponde con la altura medida con el manómetro, g es la gravedad, m es ladensidad del mercurio (13579.04 kg/m3) y  es la densidad del agua.

Circulación de fluidos Exp. IQ. III
Representando el logaritmo del caudal masico, frente al logaritmo del incremento de presion temporal, con la ecuacion de la recta y los datos anteriores podremos despejar el coeficiente de descarga C. Además gracias aesta ecuacion podremos determinar cual es el caudal real que circula por las distintas conducciones sabiendo las diferencias de presion.


Diafragma
Venturímetro
Pendiente
0,56
Pendiente
0,51
Ordenada
-2,11
Ordenada
-2,12
R2
0,9944
R2
0,9995
C (exp.)
0,59
C (exp.)
1,34
C (teo.)
0,65
C (teo.)
0,95

Como podemos observar el coeficiente experimental difiere del teorico,esto puede ser debidos a errores experimentales cometidos, por ejemplo, al tomar las medidas de los manometros. Además, los valores teóricos que hemos tomado están tabulados para un venturímetro y un diafragma con unas medidas estándar y, es posible que los del laboratorio no cumplan esas condiciones debido al paso del tiempo y el uso.

Sabiendo que el coeficiente de descarga es la relación queexiste entre el caudal real y el teórico, cuanto más próximo a la unidad sea, más similares serán estos caudales, de manera que era previsible que en el diafragma fuese menor debido a su coeficiente de contraccion y que ambos difieran de la unidad se debe a que el flujo no se desarrolla de una manera lineal.

Por otro lado, como hemos mencionado anteriormente, cuando ya disponemos del...