FarmUpibi: Medidores de flujo

OBJETIVO GENERAL

· Conocer y aprender la calibración de los medidores de flujo.

OBJETIVO PARTICULAR

· Conocer los principales medidores de de área fija (placa de orificio, tubo de ventura y tubo de pitot) y medidores de área variable (rotámetro).

· Calcular el coeficiente de orificio en una placa de orificio.

INTRODUCCIÓN

La medición de la velocidad de flujo alternadamente denominada descarga o flujo volumétrico es una de las mediciones mas comunes realizadas en fluidos. Se han inventado o adaptado numerosos dispositivos para medir flujo, que varían mucho en complejidad, tamaño, y precisión. Básicamente, los instrumentos para mediciones de velocidad de flujo se dividen en aquellos que son indirectos (medidores de velocidad).

Los medidores indirectos, o de velocidad constan de dos componentes: la parte primaria, la cual esta en contacto con el fluido, y la secundaria, la cual convierte la reacción de la parte primaria en una cantidad mensurable. Se clasifican de acuerdo con un principio de operación característico: medición a través de un área, correlaciones de caída de presión, arrastre hidrodinámico. Los medidores de flujo son relativamente baratos, ocupan poco espacio, y por consiguiente comúnmente se encuentran en laboratorios industriales y de investigación.

Existen muchos métodos confiables para la medición de flujo, uno de los más comunes es el que se basa en la medición de las caídas de presión causadas por la inserción, en la línea de flujo, de algún mecanismo que reduce la sección; al pasar el fluido a través de la reducción aumenta su velocidad y su energía cinética; las placas de orificio y el Venturi.

Placa de orificio

Son dispositivos que consisten en una reducción en la sección de flujo de una tubería, de modo que se produzca una caída de presión, a consecuencia del aumento de velocidad.

Tubo Venturi

Este medidor fue inventado por Clemens Herschel en 1881 y lleva el nombre de Venturi por el científico italiano que fue el primero en experimentar en tubos divergentes.

Este medidor es el más exacto teniendo una mínima pérdida de presión permanente y permitiendo el paso de 1.6 veces más el flujo que la placa de orificio.

3.- SECUENCIA EXPERIMENTAL

Fig.1 Diagrama de bloques de medidores de flujo

4. RESULTADOS

TABLA 1.- Datos obtenidos en sesión experimental

Tabla 2.- Velocidad del flujo y número de Reynolds

Tabla 3.- Comparación de flujos

Tabla 4.-Tabla Re y Co

Fig. 2. Grafica Re Vs Co

Fig. 3. Coeficientes de descarga para orificios y rotámetros

5. ANÁLISIS DE RESULTADOS

El beta que se obtuvo muestra la relación de diámetros mientras mas grande es beta, tiende a ser un diámetro de orificio igual al diámetro de la tubería, y si es pequeño quiere decir que el diámetro de orificio es más pequeño con respecto al diámetro de la tubería en uso.

Se puede observar en la gráfica que se obtuvo (Fig. 2) , mientras el beta aumenta el coeficiente de orificio también; por tanto la pérdida de descarga es menor, pues cuando hay un diámetro de la placa de orificio más pequeño, la perdida de carga es mayor por tanto nuestro coeficiente de orificio es pequeño con respecto a los demás.

Mediante los resultados se nota que el numero de Reynolds corresponde a valores que oscilan entre 20 000 por tanto nuestro flujo fue turbulento a través de la tubería, ya que supera el valor asignado para designar que son flujos turbulentos.

Otra variable que podemos observar en nuestros resultados es la velocidad, y esta va disminuyendo mientras el orificio es mas grande, con esto podemos comprobar que cuando hay mayor perdida de presión por un beta pequeño la velocidad aumenta y viceversa.

La perdida de presión la justificamos con la lectura del manómetro; pues en orificios con diámetro pequeño nuestra diferencia de presión era alta, por tanto nos indicaba que antes de que el flujo entrara por el orificio de la placa la presión era mayor que cuando salía; por tal razón se explica el aumento de velocidad y la disminución cuando la diferencia de presión era menor, la cual indicaba que no había mucha perdida de presión para diámetros de orificio más grandes.

6. CONCLUSIONES

- Cuando tenemos un diámetro pequeño de la placa de orificio, la velocidad aumenta por lo tanto la presión disminuye y viceversa.

- El beta es mayor cuando el orificio de la placa tiene un diámetro más grande, pues tiende a 1, ya que es la relación del diámetro del orificio con respecto al diámetro total de la tubería; por tanto si el beta es un valor pequeño nos representa que el diámetro del orificio es pequeño con respecto al de la tubería.

- El Co es un valor de ajuste que compensa la distribución de velocidad y las perdidas de carga menores que no fueron tomadas en cuenta al obtener la ecuación del gasto o flujo volumétrico, por tanto cuando obtenemos un Co pequeño nos indica que hay una mayor perdida de carga, y si hay un Co grande hay menor perdida de carga.

- En todos los casos de Co se obtuvo un número de Reynolds mayor a 4000 por lo que es un flujo turbulento en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de estas se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos.

7. BIBLIOGRAFÍA

· Tambutti, Romillo. Física 2. Segunda reimpresión. LIMUSA. México, DF. 2002. Pp. 121.

· Mott, Robert L. Mecánica de fluidos aplicada.4 ed. México : Prentice Hall, 1996

8. MEMORIA DE CÁLCULO

Se obtiene el coeficiente de orificio por medio de la siguiente fórmula:

Cálculo de coeficiente de orificio para diferentes flujos utilizando los datos de la TABLA 1.- DATOS OBTENIDOS EN SESIÓN EXPERIMENTAL, sustituyendo cada uno en la formula, como sigue:

Cálculo de Velocidad

Para el cálculo de velocidad sustituimos los datos de la tabla A. a la izquierda para obtener las velocidades ahí expuestas.

Se utilizó la siguiente formula y así fue como se sustituyeron los datos:

Tabla A.-Velocidades de flujos. El 1 corresponde a la primer corrida con un diámetro de orificio de 0.76 cm, el 2 a la segunda corrida con un diámetro de orificio de 1.005 cm y el 3 a un diámetro de orificio de 1.195 cm

Cálculo del número de Reynolds

Para el calculo de Re se consideraron los siguientes datos y con estos se sustituyeron en la fórmula para la obtención del numero de Reynolds correspondiente.

Tabla B. Números de Reynolds a diferentes velocidades de flujo