ensayo fluidos

Nombre de la Asignatura- Sigla Profesor
Informe Ejemplo - Determinaci´on de la temperatura del aire al salir
de una botella de buceo
Universidad T´ecnica Federico Santa Maria
Departamento de Ingeniera Mec´anica
13 de marzo de 2013
Resumen En este trabajo se midi´
o experimentalmente la temperatura del aire al salir desde una botella de buceo a alta presi´
on. Se comprob´
o que el aire alsalir al ambiente desde el interior de la botella baja su
temperatura producto de la expansi´
on. Se presentan
los procedimientos de medici´
on y tablas de resultados
para asegurar que la experiencia sea reproducible. Se
encontr´
o un error significativo respecto a la te´orica,
debido a que el supuesto de sistema adiab´
atico no es
aplicable a la experiencia y a un offset en eldatalogger
que registraba la se˜
nal desde las termocuplas.

3. No hay masa de aire que entre al sistema Hin =
0.

2.

Procedimiento experimental

Para el registro de temperatura se utilizaron tres
termocuplas tipo K conectadas a un adquisidor de
datos (DAQ) National Instrument modelo USB 6009.
Las termocuplas fueron dispuestas en la botella como
se indica en la Fig. 1. La termocupla T1 sefij´
o a la
v´alvula de salida del aire de forma que quedase en
contacto con el chorro de aire que sale de la botel1. Introducci´
on a la te´
orica
la. La termocupla T2 se fijo al cuerpo exterior de la
botella para obtener una idea de la temperatura del
En esta experiencia se considera a la botella de aire al interior de esta. La tercera termocupla que no
buceo como un sistema adiab´atico con intercambio de se muestra en la figura qued´o registrando la tempermasa. Para el balance de energ´ıa se utiliz´
o la ecuaci´on atura ambiente. Para el registro de la presi´on se utisugerida en el texto gu´ıa de curso [1] para conservaci´
on de energ´ıa en sistemas abiertos:
Q − W = (Hout − Hin ) + (U1 − U2 ),

(1)

donde Q representa el calor transferido al sistema en
kJ, Wrepresenta el trabajo de eje en kJ, H representa
la entalp´ıa en kJ que entra o sale del sistema debido
a la transferencia de masa y U representa la energ´ıa
interna inicial y final en la botella en kJ. Al aplicar
la ecuaci´
on al sistema se consideraron los siguientes
supuestos:
1. No hay transferencia de calor al ambiente (sistema adiab´
atico), Q = 0.
2. No hay trabajo de frontera ni trabajode eje de- Figura 1: Esquema de la posici´on de las termocuplas durante la experiencia, T3 no se muestra en la
bido a que el volumen de la botella es constante,
figura porque registra la temperatura ambiente.
W = 0.
1

liz´
o el man´
ometro de tipo Bourdon marca MG modelo Cuadro 1: Presi´on manom´etrica en la botella de buceo.
t (seg) P (bar)
GB/T 1226 que venia en la botella.Adicionalmente se
utilizaron un term´
ometro ambiental marca Standford
0
200
modelo 1244 y un bar´
ometro de columna de mercurio
100
197
marca, Stein modelo usg.
200
194
La botella de buceo utilizada es de la marca aqua300
193
long, tiene un volumen de 12 litros y una capacidad
400
190
nominal de 200 bar de presi´
on manom´etrica. Al estar
500
188
construida de acero se estim´
o quela temperatura del
600
187
cuerpo exterior de la botella seria similar a la tem700
183
peratura del aire en su interior, debido a la buena
800
182
conductividad t´ermica del metal.
900
181
Al comenzar la experiencia se registr´
o la temper1000
180
atura y presi´
on ambientales en el laboratorio a fin de
tener un punto de comparaci´
on para la termocupla
Cuadro 2: Calculo del errorT3 y el valor de la presi´
on atmosf´erica. La botella se
tiempo T1 (◦ C) T (◦ C) error
encontraba a 200 bar con la v´
alvula completamente
seg.
emp´ırico te´orico
%
cerrada. Una vez anotados los valores de temperatura
1
14.7
16.8
13.5
y presi´
on ambiental se dio inicio al registro del data1000
10.4
5.7
82.5
logger en intervalos de 1 segundo, despu´es de lo cual
se abri´
o...