Universidad Politécnica de Madrid E.T.S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos Prácticas de Laboratorio de Hidráulica Jaime García Palacios Francisco V. Laguna Peñuelas 010
Índice general. Flotámetro.1. Introducción........................................... Objetivo de la práctica....................................3. Desarrollo de la práctica...................................4. Datos de entrada...................................... 4.5. Resultados.......................................... 5 1
Ejercicio práctico Flotámetro.1. Introducción El flotámetro es una forma indirecta de mediciones de caudal utilizando el teorema de cantidad de movimiento... Objetivo de la práctica El objetivo de la práctica consiste en la obtención del caudal mediante una doble medida: mediante un flotámetro y el banco hidráulico existente bajo este aparato. Ambos resultados se compararán y se medirá el error existente entre ellos. La descripción del funcionamiento de un banco hidráulico puede verse en el ejercicio práctico banco hidráulico, o una animación del mismo en: http://gie30.caminos.upm.es/hidraulica/ficheros/bancohidraulico.html. En este ejercicio práctico únicamente se describirá el flotámetro. Un esquema del aparato utilizado puede verse en la figura.1..3. Desarrollo de la práctica El flotámetro es un tubo vertical ligeramente cónico, que se va ensanchando con la altura, aumentando la sección circular a medida que aumenta esta. En el interior se encuentra una pieza metálica de densidad, peso y geometría calibradas. Por el interior del tubo se hace discurrir un caudal ascendente de manera que eleva la pieza interior hasta una determinada altura. Esta puede ser medida en las graduaciones existentes sobre el cristal del tubo. En función de la altura alcanzada se dispone de una curva de calibración en la que se relaciona esta con el caudal circulante.
Figura.1: Flotámetro para medida de caudales Desarrollo de la práctica 3
Datos de entrada 4 El principio del flotámetro es el siguiente: La pieza se encuentra flotando en equilibrio a una determinada altura. Este equilibrio se puede determinar aplicando la conservación de la cantidad de movimientos. Se puede demostrar que las pérdidas de carga se mantienen constantes. Planteando la ecuación: ρqv 3 ρqv 1 + P 1 S 1 P 3 S 3 γ S 1 + S 3 (h 3 h 1 ) P s = 0 (.1) Como el tubo es cónico, pero con muy poca variación en altura, puede tomarse S 1 = S 3 y V 3 = V 1. Dividiendo por la sección media S y el peso específico γ, y reagrupando convenientemente la ecuación (.1) puede escribirse como: ( ) ( ) P1 S 1 γs + h P3 S 3 1 γs + h Ps 3 γs = 0 (.) El trinomio de Bernoulli experimenta una disminución sensiblemente constante e igual al segundo término de la ecuación anterior. Las pérdidas de carga significativas par una línea de corriente que atraviese el flotámetro de abajo a arriba, serán las provocadas por le ensanchamiento brusco de la sección que representa la corona circular entre la pieza metálica y el cono. Por tanto: V g = P s S Q = S gp s γs (.3) Como la apertura de la sección es lineal, se justifica el comportamiento lineal de la curva de calibración que suministra el fabricante, y que se adjunta en la figura. Para resolver la practica por internet y poder obtener unos resultados precisos, se ha simulado la curva de calibrado como tres rectas que pasan por los puntos descritos en la tabla.1: Q l/min h cm 4.00 1.30 14.00 11.50.00 19.0 31.00 7.15 Tabla.1: Rectas equivalentes a la curva de calibración Se considerará el error relativo en la medida de caudales, como la diferencia en valor absoluto entre ambas medidas, partido por la media entre ambas y por cien. err = Q 1 Q 100 (.4) Q 1 + Q.4. Datos de entrada Los datos a recoger en la práctica se rellenan en la tabla.:
Resultados 5 Figura.: Curva de calibrado del flotámetro Medida 1 Medida t inicial t final P eso Flotámetro (s) (s) (kg) (cm).5. Resultados Tabla.: Datos necesarios para medir el caudal en el flotámetro Con estos datos se obtendrá el caudal en l/s, tanto en el banco hidráulico como en el flotámetro. Para todos los cálculos, considerar el peso específico del agua γ = 1,0kg/l Caudal circulante medido en el banco hidráulico. Ensayo 1 Q b l/min Caudal circulante medido en el flotámetro. Ensayo 1 Q f l/min Error relativo entre los caudales medidos. Ensayo 1 err % Comentarios que se desee añadir en relación a esta práctica.
Resultados 6