Informe (Caudal)

INFORME SOBRE CAUDALES

PRESENTADO POR:GERMAN GONZALEZ CASTROMARCIAL JIMENEZ JIMENEZLEONARDO MEZA PADILLAANDREA POMBO SIERRA

PRESENTADO A:ING. GERALD MESTRA RODRIGUEZ

FACULTAD DE INGENIERIALABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOSBARRANQUILLA- ATLANTICOGRUPO HD12014

TABLA DE CONTENIDOSIntroducciónObjetivosMarco teóricoProcedimientoCálculos y resultadosConclusiónBibliografía

34567

1313

INTRODUCCIÓNUn vertedero es una pared o un dique, que sirve para medir el caudal en un canal con sistema abierto, en este vertedero tiene un orificio o abertura a través de la cual pasa la corriente de agua, este capta toda el agua, ocasionando un aumento en el nivel del agua. Este aumento es la altura de la superficie del fluido y a través de su medición se obtiene el caudal del canal.Los vertederos son unas estructuras que tienen una amplia aplicación en muchos sistemas hidráulicos y estos como tal nos representan una condición especial de movimiento no uniforme en un tramo con notoria diferencia de nivel. Los vertederos en pocas palabras son simples aberturas sobre las cuales pasa agua que nos permiten medir el caudal.La medición del caudal en general es muy importante en la vida, porque esta nos permite saber qué cantidad de fluido pasa por unidad de tiempo, en nuestro caso este nos permitirá conocer que cantidad de agua fluye por un vertedero a pequeña escala. El caudal es representado comúnmente por la letra Q.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL

Calcular el caudal de agua que fluye sobre un vertedero a pequeña escala. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Hallar el promedio para cada una de los caudales obtenidos teniendo que a la hora de tomar los tiempos estos eran tomados a 5 a 10 0 15 litros. Aplicar la estadística y calcular la moda para cada uno de los caudales. Calcular la varianza y las desviaciones de cada caudal a través de fórmulas matemáticas.

MARCO TEÓRICOFluido Es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de un esfuerzo cortante sin importar la magnitud de ésta. En un sistema de partículas que, a diferencia de los sólidos, no están unidas rígidamente y pueden moverse con una cierta libertad con respecto de las otras. Caudal Es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área por unidad de tiempo. Para determinar el caudal experimental se utiliza la siguiente ecuación:Q= Δ y

Δ xDonde:Q=caudal

(m)3

(seg)V=volumen(m)3

t=tiempo(seg)

Cuando trabajamos con fluidos compresibles como gases, al tener densidades muy pequeñas la medición no se vuelve confiable. Sin embargo se pueden crear ciertos dispositivos que vuelven confiables las mediciones, pero son de usos como por ejemplo medir el flujo de gas de una masa particular. Pero lo que se

quiere lograr con esto, desde el punto de vista de teoría de flujos es: Cuando las líneas de flujo de un fluido se juntan por conservación de masa, el caudal debe mantenerse constante, por lo que aumenta la velocidad y disminuye la presión (por conservación de energía).Caudal volumétricoEs la cantidad de aire renovado por ventilación y expresado en unidad de volumen por unidad de tiempo (m3s o m3h ). Los medidores de caudal volumétrico pueden determinar el caudal de volumen de fluido de dos formas:

Directamente (con disposiciones de desplazamiento positivo) Indirectamente (mediante dispositivos de presión diferencial)Entendemos como caudal la cantidad de fluido que atraviesa una sección dada por unidad de tiempo. Esta cantidad de fluido podemos expresarla de dos formas, en masa o en masa o en volumen, evidentemente, el caudal volumétrico está relacionado a través de la densidad del fluido, que en caso de los gases es variable con la presión y la temperatura.

PROCEDIMIENTOPara realizar el informe de caudales, primero abrimos la manivela en el banco hidráulico para que se genere una corriente de agua que representará el caudal, esperamos a que el caudal se estabilice y procedemos a tomar los datos referentes al volumen que irá aumentando gradualmente, tomamos un punto de referencia y tomaremos el tiempo que tardará en aumentar el volumen cada 5 litros, repetiremos este proceso alterando la corriente de agua, que cada vez será mayor. Con éstos datos poseemos el tiempo que tarda la corriente de agua en lograr un volumen especifico, por lo cual, utilizamos la relación del volumen por tiempo, que nos generará un caudal.

CÁLCULOS Y RESULTADOSVOLUMEN (L) TIEMPO (S)Q1 5 37.5210 75Q2 5 13.9110 29.30Q3 5 9.5710 17.88Q4 5 31.7615 92Q5 5 21.5615 64Q6 5 13.1615 38.82

Q1.1=5 L

37.52 seg=0.133 L/seg

Q1.2=10 L75 seg

=0.133 L/seg

Moda:0.133 L/seg es la modaPromedio:x=0.133

Lseg

+0.133 Lseg

2=0.133

LsegVarianza:

σ 2=(0.133−0.133)2+(0.133−1.133)2

2=0 L2

seg2Desviaciónδ=√0 L2

seg2=0 L

seg

Q2.1=5 L

13.91 seg=0.359 L/seg

Q2.2=10 L

29.30 seg=0.341 L/segModa:No hay modaPromedio:

x=0.359

Lseg

+0.341 Lseg

2=0.35

LsegVarianza:

σ 2=(0.359 L

seg−0.35 L

seg)2

+(0.341 Lseg

−0.35 Lseg

)2

2=8.1x 10−5 L

2

seg2Desviaciónδ=√8.1 x10−5 L

2

seg2=9 x10−3 L

seg

Q3.1=5 L

9.57 seg=0.522L/ seg

Q3.2=10 L

17.88 seg=0.559 L/segModa:No hay modaPromedio:

x=0.522

Lseg

+0.559 Lseg

2=0.540

LsegVarianza:

σ 2=(0.522 L

seg−0.540 L

seg)2

+(0.559 Lseg

−0.540 Lseg

)2

2=3.425 x 10−4 L

2


2

seg2=0.018 L

seg

Q4.1=5L

31.76 seg=0.157 L/seg

Q4.2=15 L92 seg

=0.163L/ segModa:No hay modaPromedio:x=0.157

Lseg

+0.163 Lseg

2=0.16

LsegVarianza:

σ 2=(0.157 L

seg−0.16 L

seg)2

+(0.163 Lseg

−0.16 Lseg

)2

2=9 x10−6 L

2

seg2Desviaciónδ=√9 x10−6 L

2

seg2=3 x10−3 L

seg

Q5.1=5 L

21.56 seg=0.231 L/ seg

Q5.2=15 L64 seg

=0.234 L/segModa:No hay modaPromedio:x=0.231

Lseg

+0.234 Lseg

2=0.2325

LsegVarianza:

σ 2=(0.231 L

seg−0.2325 L

seg)2

+(0.231 Lseg

−0.2325 Lseg

)2

2=2.25 x 10−6 L

2


2

seg2=1.5 x10−3 L

seg

Q6.1=5 L

13.16 seg=0.379 L/ seg

Q6.2=15 L

38.82 seg=0.386 L/ segModa:No hay modaPromedio:

x=0.399

Lseg

+0.386 Lseg

2=0.3825

LsegVarianza:

σ 2=(0.379 L

seg−0.3825 L

seg)2

+(0.386 Lseg

−0.3825 Lseg

)2

2=1.225 x10−5 L

2


2

seg2=3.5 x10−3 L

seg

VOLUMEN (L) TIEMPO (seg) CAUDAL( Lseg )

PROMEDIO( Lseg )

VARIANZAL2

seg2

DESVIACIONLsegQ1 5 37.52 0.133 0.133 0 010 75 0.133Q2 5 13.91 0.359 0.35 8.1 x10−5 9 x10−3

10 29.30 0.341Q3 5 9.57 0.522 0.540 3.425 x10−4 0.01810 17.88 0.559Q4 5 31.76 0.157 0.16 9 x10−6 3 x10−315 92 0.163Q5 5 21.56 0.231 0.2325 2.25 x10−6 1.5 x10−315 64 0.234Q6 5 13.16 0.379 0.3825 1.225 x10−5 3.5 x10−315 38.82 0.386

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.550

5

10

15

20

25

30

35

40

Gráfica 1

Caudal (lt/s)

Tiem

po (s

)

Gráfica 1. Comportamiento del caudal con respecto al tiempo en volumen de 5L.

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60

10

20

30

40

50

60

70

80

Gráfica 2

Caudal (lt/s)

Tiem

po (s

)


0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.40

102030405060708090

100

Gráfica 3

Caudal (lt/s)

Tiem

po (s

)


CONCLUSIÓNLa realización de la experiencia de laboratorio nos muestra un comportamiento proporcional entre el caudal y el tiempo, es decir, entre mayor es la corriente producida en el banco hidráulico, mayor será el caudal que llenará un volumen determinado.Se ve que el comportamiento generado por el caudal depende de la corriente de agua, y normalmente a una corriente de agua constante y un volumen invariable se debería producir un mismo caudal, lo que no ocurre debido a la existencia de errores en las mediciones, como exactitudes en los aparatos. Nuestra experiencia demuestra que se generan desviaciones y varianzas entre los grupos de datos que se manejaron, obteniendo que existió un error pequeño en la toma de mediciones, en el caso de la moda y mediana, representan valores de tendencia centrales, que nos dirán que tipo de dato se presenta más veces y cual valor nos define la mitad del grupo de datos obtenidos.

BIBLIOGRAFÍA Club Ensayos [Web en línea] Disponible en: http://clubensayos.com/Ciencia/Informe-De-Laboratorio-Medicion-De/817888.html Consultado: 31 de Agosto del 2014. CENGEL, Yunus. Mecánica de Fluidos. McGraw-Hill. México D.F, 2007.

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