Determinacion de Presiones Usando Manometros Diferenciales

5/25/2018 Determinacion de Presiones Usando Manometros Diferenciales

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIASEDE PALMIRA

MECANICA DE FLUIDOS

DETERMINACION DE PRESIONES USANDO MANOMETROS DIFERENCIALES

Meja Badillo F.A1; Villada Crdoba J.F; Garzn Correa L.M3; Gonzlez MogollnM.N.I4; Prez Rodrguez D5; Lpez Tintinago J.6

1 Estudiante de Ingeniera Agrcola, Universidad Nacional de Colombia 0307023





6 Estudiante de Ingeniera Agrcola, universidad Nacional de Colombia 03095

OBJETIVOS.

Determinar las presiones en varios puntos de un sistema de tuberautilizando manmetros, del mismo modo, presiones diferenciales.Observar el comportamiento que tiene la diferencia de presin conrespecto al caudal.

INTRODUCCION

Los manmetros son instrumentos para la medicin de presin en losfluidos. Existen dos tipos de manmetros el piezmetro y el manmetroen U, que pueden medir presiones o diferencias de presionesexpresadas en columnas. En la parte inferior del manmetro en U se alojaun lquido denominado manomtrico, generalmente se usa mercurio.Ellquido manomtrico se desnivela cuando se aplican diferentes presionesen los extremos de las ramas de la U. La diferencia de niveles entre lasramas es proporcional a la diferencia de presiones aplicadas. Para que ladiferencia de niveles no supere el fondo de escala del manmetro, el pesoespecfico del lquido manomtrico debe ser adecuadamente superior al delos fluidos que presionan los extremos.


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MARCO TERICO

PIEZMETRO:

El piezmetro es el manmetro mas sencillo, consiste en un tubo trasparente elcual esta conectado a una tubera en posicin vertical, en donde se deseamedir la presin. El fluido asciende por el piezmetro hasta alcanzar unaaltura piezomtrica para equilibrar la presin del punto en consideracin. Sudesventaja es que solo sirve para medir presiones pequeas y positivas.

Donde es el peso especifico del fluido

MANMETRO EN U:

El manmetro en U sirve para medir adems de presiones positivas tambinpresiones negativas o succiones, este requiere un fluido el cual se le conocesu peso especifico ( debe ser no miscible ) y este debe ser mayor al del fluidoque circula en la tubera o en el sistema.

El manmetro en Usimple consta de un solo tubo de vidrio en U. el manmetrou-compuesto consiste en dos o ms tubos de vidrio en U, dispuestos en serie. Porsu disposicin, y de acuerdo a una combinacin adecuada de las vlvulas,tambin puede utilizarse como manmetro simple.


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MANMETROS DIFERENCIALES.

Es la aplicacin de cualquiera de los dos anteriores, en el caso del piezmetroes conectar dos o ms en diferentes puntos p y su lectura es en la misma

escala para notar la diferencia de alturas. En cuanto al manmetro en Ucada uno de sus extremos conectados a un punto diferente y este medir ladiferencia de presin de altura del fluido manomtrico.

RELACIN ENTRE PRESIN Y CAUDAL.

La diferencia de presin entre dos puntos depende del caudal ya que cuandoeste flujo msico es cero, la diferencia de presin tiende tambin a cero y

cuando es mxima la diferencia de presin tambin lo ser, pero esta relacinno es directamente proporcional, ya que las diferencias de presiones representanuna prdida de energa que se hace mayor cuando haya mayor flujo de

partculas rozando entre ellas y con la tubera y/o accesorios.

DESCRIPCIN DEL EQUIPO.

El equipo utilizado en esta prctica lo constituye un tubo hidrulico y eltablero que corresponde al sistema de prdidas por tubera. Consta de doscircuitos uno azul oscuro y otro azul claro constituidos cada uno con accesorios

diferentes: vlvulas, codos, curvas y contracciones bruscas entre tramos dediferentes longitudes. En todos los casos excepto las vlvulas compuerta yglobo, los cambios de presin atreves del sistema son medidos con tubospiezomtricos. En el caso de las vlvulas la medida es con un manmetro enU, con mercurio como fluido manomtrico.


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Figura 1. Tablero de prdidas en tuberas

Figura 2. Banco Hidrulico

Figura 3 Calibracin del vertedero


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METODOLOGA

Para llevar a cabo la prctica de laboratorio se sigui el siguiente procedimiento:

I. reconocimiento el banco hidrulico y su funcionamiento.II. Ubicacin de la manguera de suministro a la entrada del banco

hidrulico y la manguera de salida de retorno al tanque de aforo delbanco.

III. Se cerro la vlvula globo y la de cortina del tablero, cerciorndonos deque la vlvula del banco hidrulico estuviera cerrada y procedimos aencender la bomba.

IV. Abrimos toda la vlvula del banco hidrulico y abrimos lentamente lasllaves del los circuitos a usar, dejando que por el sistema corriera agualibremente durante unos minutos.

V. Cerramos las vlvulas del sistema y procedimos a verificar lacalibracin de los piezmetros.

VI. Para los manmetros en U ubicados en las vlvulas verificamos lacontinuidad en el flujo entre el agua y el mercurio.

VII. Abrimos completamente la vlvula del circuito a utilizar e hicimos lasmediciones de piezmetros y manmetro en U

VIII. Sin modificar las condiciones, es decir sin mover las vlvulas y despusde aproximadamente dos minutos, procedimos a aforar el caudal en elbanco hidrulico de la siguiente manera: tapamos el drenaje del tanque

y tomamos la lectura del tiempo que tarda el obtener un volumen de 5litros, por medio del medidor lateral graduado en litros y con la ayuda deun cronometro.

TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS

Tabla de accesorios

Tubo manomtrico Nmero Especificaciones deaccesorio

1

2

Codo estndar de 90

3

4

Tubo recto de longitud=914.4mm y Dimetro

13.6mm

5

6

Codo recto 90

Manmetro en U Vlvula compuerta cortina


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Tabla 1. Datos Ruta Azul Oscuro.

N

Tiempopara

colectar 5litros de

agua (seg)

Lectura de altura de piezmetro (cm de agua)

Tubo en "U"(cm de Hg)

1 2 3 4 5 6

1 79 33.0 81.2 52.3 105.0 50.0 43.6 40.1

2 79.5 43.3 80.5 57.5 109.0 61.3 47.7 35.5

3 77.5 64.4 77.7 69.0 99.5 84.3 59.3 24.2

Tabla 2. Datos Ruta Azul Claro.

N

Tiempo paracolectar 5

litros de

agua (seg)

Lectura de altura de piezmetro (cm de agua) Tubo en "U"(cm de Hg)

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 60.5 68.3 66.3 33.5 69.8 32.3 67.5 25.9 73.5 31.8 44.4 39.3

2 61.6 65.6 64.5 46.9 68.2 47.0 66.5 43.1 70.0 46.6 53.5 30.5

3 63.5 64.0 63.8 62.5 65.5 63.7 63.7 61.7 65.7 63.7 66.0 18.5

Tabla 3. Resultados Ruta Azul Oscuro.

N

Caudal

(m^3/s)

Presiones manomtricasdiferenciales H (mtde agua)

Presiones manomtricas diferenciales P(KPa)

1-2 3-4 5-6Tubo en

"U"1-2 3-4 5-6 Tubo en "U"

10,0002614

0.46 0.489 0.55 0.035 4.4984 4.7820 5.3786 4.66956

2 0.00027512 0.362 0.23 0.427 0.122 3.5401 2.2492 4,1757 16.276752

3 0.0001423 0.131 0.087 0.152 0.351 1.2811 0.8508 1,4864 46.829016


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Tabla 4. Resultados Ruta Azul Claro.

NCaudal

(m^3/s)*10^-3

Presiones manomtricas diferenciales H(cm de agua)

Presiones manomtricas diferenciales P (KPa)

7-8 9-10 11-12

13-14

15-16

Tuboen"U"

7-8 9-10 11-12 13-14 15-6 Tubo en"U"

1 0.00031195-0.078

0,3280,375 0.416 0.417 0.051 0.7628 3.2076 3.6672 4.0681 4.0779 6.804216

2 0.0002223 -0,04 0,176 0,212 0.234 0.234 0.23 0.3912 1.7211 2.0732 2.2883 2.2883 30.68568

3 0.00005032-0,005

0,013 0,018 0.02 0.02 0.475 0.0489 0.1271 0.1760 0.1956 0.1956 63.3726

GRFICOS.

GRFICOS RUTA AZUL OSCURO.

y = 0.4304ln(x) + 3.948

R = 0.8732

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 0.0001 0.0002 0.0003

h1-2(Mts

)

Caudal(m3/s)

Q vs h1-2

Ruta azul oscura

Log. (Ruta azul oscura)


8/13

y = 0.4033ln(x) + 3.6706

R = 0.5269

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.0001 0.0002 0.0003

h3-4(Mt)

Caudal(m3/s)

Q vs h3-4

Ruta azul oscura


y = 0.5167ln(x) + 4.7351

R = 0.8649

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.0001 0.0002 0.0003

h5-6(Mt)

Caudal(m3/s)

Q vs h5-6

Ruta azul oscura



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GRFICOS RUTA AZUL CLARO.

y = -0.42ln(x) - 3.3705

R = 0.8891

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025 0.0003

htuboen"U"(Mt)

Caudal(m3/s)

Q vs h tubo en "U"

Ruta azul oscura

y = -0.035ln(x) - 0.3492

R = 0.868

-0.09

-0.08

-0.07

-0.06

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004

h7-8(Mt)

Caudal(m3/s)

Q vs h7-8

Ruta azul clara

Log. (Ruta azul clara)


10/13

y = 0.1537ln(x) + 1.5237

R = 0.8962

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004

h9-10(Mt)

Caudal(m3/s)

Q vs h9-10

Ruta azul clara


y = 0.176ln(x) + 1.7498

R = 0.9138

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004

h

11-12(Mt)

Caudal(m3/s)

Q vs h11-12

Ruta azul clara



11/13

y = 0.195ln(x) + 1.9385

R = 0.9118

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004

h13-14(Mt)

Caudal(m3/s)

Q vs h13-14

Ruta azul claro

Log. (Ruta azul claro)

y = 0.1954ln(x) + 1.9422

R = 0.9109

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004

h15-16(Mt)

Caudal(m3/s)

Q vs h15-16

Ruta azul clara



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ANLISIS DE RESULTADOS.

Observamos en las grficas de ambas rutas un comportamiento aproximado aun ajuste logartmico segn el cual a medida que el caudal aumenta la

diferencia de alturas tambin aumenta pero no de forma directamenteproporcional ya que si fuera as el ajuste hubiera sido lineal y no logartmico.

Adems del caudal tambin influye la seccin transversal de la tubera en lamagnitud de la diferencia de altura, razn por la cual observamos para la rutaazul claro algunos valores negativos especficamente entre los puntos 7-8.

Cuando disminuimos el caudal las alturas tanto del piezmetro como delmanmetro tienden a igualarse, por ello la diferencia de altura entre los puntos

se hace ms pequea.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

La diferencia de presin disminuye a medida que el caudal tambindisminuye cabe aclarar que no es una relacin directamente proporcional.

Los manmetros presentan diferencias de alturas ms bajas que lospiezmetros por que contienen un fluido con peso especfico muchomayor al del agua.

A medida que cerramos la vlvula disminuimos el caudal, y a su vezdisminuye la diferencia de alturas aunque esto no se da de manera

y = -0.212ln(x) - 1.6127

R = 0.9347

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004

htuboen"U"(Mt)

Caudal(m3/s)

Q vs h tubo en "U"

Ruta azul clara



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directamente proporcional, razn por la cual aplicamos 7un ajustelogartmico a la hora de graficar.

BIBLIOGRAFA.

Gua de laboratorio de mecnica de fluidos Determinacin depresiones usando manmetros y piezmetros diferencialesUniversidad Nacional de Colombia.

Cengel, YunusA ; John M. mecnica de fluidos y aplicaciones .

Mxico: McGraw-Hill, 2006.

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