INGENIERIA DE EJECUCION EN CLIMATIZACION

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Ramón Macías Santos
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1 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Deprtmento de Ingenierí Mecánic CAV/mm. INGENIERIA DE EJECUCION EN CLIMATIZACION ASIGNATURA MECANICA DE FLUIDOS NIVEL 04 EXPERIENCIA E450 MEDICION DE PRESION Y FLUJO HORARIO: MIERCOLES DE 13:50 A 17:00 HRS.

INGENIERIA DE EJECUCION EN CLIMATIZACION 15082-15202 ASIGNATURA

2 1. TITULO: MEDICION DE PRESION Y FLUJO 2. OBJETIVOS DEL EXPERIMENTO Fmilirizr l estudinte con métodos de medición de presión en fluidos y medición de flujos. Poder estblecer los csos en que pr l medición de presiones es conveniente utilizr un mnómetro inclindo en lugr de en u. Con dtos experimentles obtenidos de medidores de presión y flujo, comprobr l vlidez de lguns fórmuls básics de los fluidos socids l fenómeno físico. 3. BASES CONCEPTUALES Medición de flujos: L ecución de continuidd permite presentr ls siguientes fórmuls pr cálculo de flujo de ms (ṁ) y flujo volumétrico (Q). ) Flujo permnente 0 t [1] Gses: m VA vrible Líquidos: Q VA constnte b) Flujo impermnente 0 t [2] Q volumen, t tiempo [3] t m i e [4] t Gses: m m cte Líquidos: Q Q Q cte i [5] e Donde: m = Flujo másico [kg m/s]. Q = Flujo volumétrico [m 3 /s]. = Densidd medi del fluido [kg m/m 3 ]. V = Velocidd medi del flujo en el áre A [m/s]. A = Are de flujo [m 2 ]. Subíndice i = Ingreso l.c. 1

Con dtos experimentles obtenidos de medidores de presión y flujo, comprobr l vlidez de lguns fórmuls básics de los fluidos socids l fenómeno físico. 3.

3 Subíndice e = Egreso del.c. m t = Rpidez de lmcenmiento de ms dentro del.c. Q = Rpidez de cumulción de volumen dentro del.c. Métodos de medición de flujo másicos y volumétricos. El objetivo de est prte es encontrr un elemento (instrumento) que permit medir ls vribles independientes de ls relciones [1], [2], [3] y [4]. En conductos cerrdos se pueden usr los siguientes elementos: ) Medición direct de l velocidd medinte: - Tubos de Pitot. - Molinetes (nemómetros mecánicos). - Hilo cliente. - Otros. b) Medición direct del flujo trvés de instrumentos tles como: - Tubo Venturi. - Boquill o tober. - Plc orificio. - Flujómetro mgnético. - Rotámetro. - Volumen por unidd de tiempo (foro). - Otros. c) En conductos biertos (cnles) se usn: - Tubo de Pitot - Molinete - Cnl Venturi - Vertedero - Trzdores rdictivos - Otros Not: En terreno se puede usr culquier dispositivo o elemento que pued ser clibrdo confiblemente. d) Medición del perfil de velociddes El instrumento que se us en este lbortorio que permite clculr el flujo volumétrico que experiment un gs, considerdo como incompresible (bjs presiones), es el tubo de Pitot tipo Prndtl. Tmbién se usn molinetes y otros elementos. 2

En conductos cerrdos se pueden usr los siguientes elementos: ) Medición direct de l velocidd medinte: - Tubos de Pitot. - Molinetes (nemómetros mecánicos). - Hilo cliente. - Otros.

4 En el lbortorio est medición se reliz en un conducto cilíndrico (Túnel de Viento) conectdo un ventildor centrífugo. Este equipo contempl presiones reltivmente bjs, rzón por l cul el gs (ire) se sume incompresible ( cte.). L instlción del tubo de Pitot es l siguiente H = posición del tubo de Pitot dentro de l sección de flujo. L señl de P s (presión estátic) y l presión P t (presión totl) se miden medinte mnómetros de column de gu tipo U. 3

Este equipo contempl presiones reltivmente bjs, rzón por l cul el gs (ire)

5 Método de cálculo (demostrtivo) Luego de plicr el Teorem de Bernoulli (se consider µ= 0) entre un punto del flujo gus rrib del Pitot en un zon no perturbd y el punto estncmiento en el borde del Pitot, se tiene P P t s u 2g m/s [6] Donde g = 9.8 (m/s 2 ) Como P P P = metros de column de ire. t s h se mide en column de ire y como en el lbortorio ests mediciones se hcen en columns de gu, con l iguldd P = P, se encuentr l siguiente trnsformción Donde h h [7] h = ltur de presión en metros de column de ire. = peso específico del gu (). = Peso específico del ire(). h = ltur de presión en metros de column de gu. Por lo tnto, l ecución [6] se trnsform en l ecución de trbjo u 2g h m/s [8] Obs.: En l relción nterior, u k % cso del Pitot vle k=1., debier llevr un constnte k, pero que en el 4

t s h se mide en column de ire y como en el lbortorio ests mediciones se hcen en columns de gu, con l iguldd P = P, se encuentr l siguiente trnsformción Donde h h [7] h = ltur de presión en metros

6 Pr l tbl de vlores de lbortorio se sugiere l siguiente: P = Presión tmosféric. T = Tempertur mbiente. N med 1 10 H (cm) h 1 (cm) h 2 (cm) u (m/s) El perfil de velocidd es de l form D = diámetro del túnel Velocidd puntul un 2g h 1 2 n Velocidd medi V m / s n u u... u n 1 Con est velocidd se clcul el cudl Q 2 Q V D [9] 4 5

N med 1 10 H (cm) h 1 (cm) h 2 (cm) u (m/s) El perfil de velocidd es de l form D

7 Medición de flujo medinte estrngulción (experimentl). El Venturi, l boquill y l plc orificio funcionn bjo este principio. Con ellos se pueden medir flujos de líquidos y gses. A modo de ejemplo, se utilizrá un plc orificio. Este h es l column del líquido que fluye. Este h es l column del líquido del mnómetro. Este sistem se us tnto pr medir líquidos o gses. - Si se mide gu, en el mnómetro se us mercurio (comúnmente). - Si se mide gs, en el mnómetro se puede usr gu u otro líquido. A prtir de l ecución de continuidd y de energí idel (Bernoulli) se encuentr: - Gses: 2 d 3 Q 2g h m /s 4 [10] - Líquidos: 2 d 3 Q 2gh m /s 4 [11] - Gses: m 2g h [12] Donde = P / (RT) (ecución de los gses considerndo el gs como idel). 6

Este sistem se us tnto pr medir líquidos o gses. - Si se mide gu, en el mnómetro se us mercurio (comúnmente). - Si se mide gs, en el mnómetro se puede usr gu u otro líquido.

8 4. IMAGENES DE LA INSTALACION Plc orificio pr medición de FLUJO DE LIQUIDOS Plc orificio pr medición de FLUJO DE GASES 7

9 5. BIBLIOGRAFIA 1. CRANE. Mnul de ccesorios hidráulicos 2. STREETER... Mecánic de Fluidos 3. POTTER..... Mecánic de Fluidos 4. MUNSON.. Fundmento de Mecánic de Fluidos 8

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