CALIBRACION DE MEDIDORES DE CAUDAL

1. OBJETIVOS1.1. GENERALES Calibrar los diferentes dispositivos de medicin de flujo. Realizar la comparacin directa de medicin de flujo de Venturmetro, orificio, rotmetro Demostrar la aplicacin de la ecuacin de Bermoulli para fluidos incomprensibles.1.2. ESPECFICOS1.2.1. Medidor de Venturi Determinar la constante de la ecuacin de Venturi Determinar el coeficiente de Venturi()y coeficiente de Velocidades (Cv) a varias velocidades de flujo y estudiar su comportamiento en funcin del nmero de Reynolds.1.2.2. Medidor de Oficio en Caera Determinar la constante de calibracin de orificio (-) y Cv. Calcular el coeficiente de orificio en funcin del nmero de Reynolds

2. FUNDAMENTO TEORICO2.1. Medidores de FlujoSon dispositivos que consisten en una reduccin en la seccin de la tubera de modo que produzca una cada de presin como consecuencia de aumento de velocidad.La medicin de caudal en flujo de fluidos, es un problema amplio y complejo. Sin embargo, en muchas circunstancias se presentan casos de caudal constante, bajas velocidades, flujo adiabtico y unidireccional, que son las suposiciones bsicas consideradas en la presente prctica.El mtodo ms simple para medir el caudal del flujo de un fluido. En conductores cerrados o abiertos, consiste en reunir el flujo que ha circulado durante un tiempo conocido y pesarlo.Este mtodo es muy usado en determinaciones experimentales cuando el fluido es un lquido y el caudal relativamente pequeo. En estas condiciones la precisin del mtodo est limitada por la precisin con que se mide el tiempo y se determina, el peso del lquido. Sin embargo, este mtodo no es aplicable cuando se de sea medir caudales instantneos en especial cuando este flucta en la mayora de situaciones que normalmente se presentan en la industria.Los medidores de caudal, de aplicacin prctica en la industria son muy diversos, teniendo muchos de ellos aplicaciones especifica.2.1.1. Medidor de VenturiEs un tipo especial de boquilla seguido inmediatamente de un cono que se ensancha gradualmente, accesorio que evita en gran parte la prdida de energa cintica debido a rozamiento cuando el chorro de una boquilla sencilla u orificio, descarga en el fluido que se mueve lentamente aguas abajo. Es por principio, un medidor de rea constante y cada de previsin variable. (1) De donde:Q = caudalCV=Coeficiente de velocidadA2= rea de vena garganta del VenturiAH= Lectura de piezmetrog= Relacin de dimetros= Coeficiente del Venturi (2)PRACTICA N3: CALIBRACIN DE MEDIDORES DE CAUDAL

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(3) conociendo el valor del caudal (Forma prctica)

Se tiene que (3.A) siendo AH diferencia de alturas del piezmetroDespejando el coeficiente de velocidades (CV) de (2) ..3b........3b

2.1.2. Medidor de OrificioEl paso del fluido a travs del orificio, cuya rea es constante y menor que la seccin transversal del conducto cerrado, se realiza con un aumento apreciable en la velocidad (energa cintica). Por esta razn se lo clasifica como un medidor de caudal de rea constante y acida de presin variable, por cuanto esta ltima variara en funcin del caudal.Relacin de dimetros:

De donde:Q = caudalCd=Coeficiente de descarga (CV.C0)F= Relacin de dimetrosCc= coeficiente de contraccin (A2/A0)d=Diferencia de alturas piezometricasA2= rea vena conractaA0=n rea del orificioAceleracin de la gravedad= Coeficiente del OrificioDebido a la dificultad que es determinar los dos tipos de coeficientes (Cd=Cv x CC) por separado, generalmente se utiliza la frmula ms simplificada de la ecuacin (Streeter 1977)Si hacemos , reemplazamos en (4) (5)Por lo tanto (5.a) (6) (6.a)

2.1.3. ROTAMETROEs un medidor de caudal en tuberas, de rea variable y cada de presin constanteEl rotmetro consiste en un flotador-indicador que se mueve libremente dentro de un tubo vertical ligeramente cnico, con el extremo angosto hacia abajo. El fluido entra por la parte inferior del tubo y hace que el flotador suba, hasta que el rea anular entre l y la pared del tubo sea tal, que la cada de presin de este estrechamiento sea suficiente para equilibrar el peso del flotador. El tubo es de vidrio y lleva grabada una escala lineal, sobe la cual la posicin del flotador indica el gasto. Mientras el flotador se encuentre ms hacia la parte superior, el rea de flujo ser mayor.El rotmetro es de uno de los aforadores ms populares de la industria. Es especialmente til para el control manual o automtico, porque permite que el operador visualice el proceso de circulacin y haga comparaciones sin parar la instalacin.

3. EQUIPO EXPERIMENTALPara el desarrollo de la actividad experimental, el equipo consta de: Tanque de almacenamiento de agua Bomba centrifuga de 1 Hp Medidores de flujo Rotmetro, orificio y venturimetro. Tubera recta y accesorios de conexin. Tablero con medidor de cada de presinLos diferentes dispositivos de medidores de flujo se hallan instalaos en serie y el agua recircula a travs del sistema. Adems, la unidad cuenta con un manmetro Boudon para indicar la presin del sistemaEl Venturimetro es un dispositivo estndar, el cual se representa en un esquema con sus respectivas medidas.El medidor de orificio, est instalado en la tubera de 1 OD SS-304 (Di= 22mm)El rotmetro presenta una escala de 0-36 LPM. Calibrado para agua.El tubo recto galvanizado es de (dimetro interno =16 mm), el tubo PVC es de (dimetro interno = 16mm) y el tubo de acero inoxidable OD (10 mm), equivalente a la tubera de de 16 mm de dimetro interno.4. PROCEDIMIENTO EXPERIMEMTAL1. Verificar que el tanque tenga contenido de agua.2. Verificar que la vlvula de bola (vb), vlvula de compuerta (vc) y la vlvula del globo (vg) del sistema de tubera este completamente abierta.3. Verificar la valvula globo de control de flujo este completamente cerrado al igual que la valvula de retorno By pass (V2).4. Poner en marcha el equipo experimental a travs del switch on/off, luego abrir cuidadosamente la valvula hasta obtener y evacuar las burbujas de aire en la red.5. A continuacin cerrar cuidadosamente la valvula hasta un caudal Q=4LPM y apagar el motor para proceder a suministrar aire a travs de un inflador para controlar el nivel de referencia del liquido piezometrico, se recomienda que sea lo minimo posible por debajo de la escala cero, en todos los casos, tanto para medidores de flujo, y los diferentes accesorios de conexin (codo, Te, expansin, contraccin y curvatura de retorno).6. De igual forma evacua aire de manometros de tubo recto y vlvulas (globo, compuerta y bola).7. A continuacin se pne en marcha nuevamente la bomba y se procede con el experimento iniciando con un caudal de 2,4,6,8,10,12, LPM (mximo por limitaciones de las alturas de columna de liquido de los piezmetros).8. Finalizando el experimento apagar el switch, en caso utilizar el equipo por mas de 15 dias es necesario drenar el agua del sistema, a travs de los tapones instalados. Es necesario desfogar toda el agua del sistema de tubera a travs de los tapones que estn colocados en los diferentes test del equipo, menos en la de evaluacin.Para la curva de calibracin del Rotmetro, fijar un caudal en el rotmetro y luego tomar el volumen y tiempo (se recomienda 3 tomas por cada lectura de rotmetro).

5. CALCULOSSe llenaran los cuadros que se adjuntan en la parte final de la presente gua de prcticas se seguirn las indicaciones que el jefe de practica proporcionar durante el desarrollo de las pruebas experimentales. Anexos.1. Se graficara dos rectas: a) calibracin del rotmetro; poniendo en el eje vertical, las indicaciones a escala y al caudal en m3. b) De igual forma el calculado en forma prctica. Utilizar un solo papel milimetrado. Discutir resultados.2. graficar la valoracin de a y Cv con respecto a la variacin del nmero de Reynolds, para el medidor Venturi.

3. Graficar la variacin de y Cv con respecto a la variacin del nmero de Reynolds, para el medidor de orificio en tuberas.

4. elaboras una escala que permita por la sola lectura de la diferencia de alturas del piezmetro del medidor de orificio y Venturi nos determine el caudal del fluido.

CLCULOS DEL MEDIDOR DE VENTURI

Cuadro 1.- Recoleccin de Datos Experimentales:ndice Rotmetro (Q)Volumen(I)Tiempo (min)Caudal (m3)Indice RotametroVolumen (I)Tiempo (min)Caudal (m3)

4 LPM2,110,51218 LPM1,870,110

2,750,5042,670,156

2,430,5222,900,162

4,700,285

8 LPM3,750,39620 LPM5,210,261

1,830,2661,860,088

2,310,2881,930,100

1,280,1601,980,105

12 LPM2,270,183

2,00,159

2,500,206

2,570,202

16 LPM2,630,172

2,410,157

2,020,133

4,700,285

Cuadro 2.- Recoleccin de datos de medidor Venturi:Caudal nominal (LPM)Caida de presin (mmHg) (h)Caudal nominal (LPM)Caida de presin (mmHg)

41216175

12175

11177

13182

84018221

43214

4622

53228

1210020265

85

101

106

Dimetro de tubera (D2)= 0.0132 mDimetro de garganta (D1)= 0.022 mCuadro 3.clculo del medidor de Venturi ndice rotmetro Qc (m3/seg)V ( m/ seg)CvRe

4 LPM12534,8921102,3671028,467, 0606 x 10 -3

8 LPM431002,5571091,50161018,320,01323

12 LPM102,331516,9891070,61998,830,020

16 LPM177,251880,891008,61940,980,0248

18 LPM221,252116,91631016,04947,920,0279

20 LPM2652398,2461051,77981,250,0317

Para 4 LPM

Para 8 LPM Para 12 LPM Para 16 LPM

Para 18 LPM0,28969 Para 20 LPM 0,3282

CALCULAMOS LA VELOCIDAD Para 4 LPM

Para 8 LPM

Para 12 LPM

Para 16 LPM

Para 18 LPM

Para 20 LPM

CALCULAMOS

Para 4 LPM

Para 8 LPM

Para 12 LPM

Para 16 LPM

Para 18 LPM

Para 20 LPM

CALCULAMOS EL COEFICIENTE DE VELOCIDAD (Cv)

Para 4 LPM

Para 8 LPM

Para 12 LPM

Para 16 LPM

Para 18 LPM

Para 20 LPM

CALCULAMOS Re

Para 4 LPM

Para 8 LPM

Para 12 LPM

Para 16 LPM

Para 18 LPM

Para 20 LPM

CLCULOS DEL MEDIDOR DE ORIFICIO

Cuadro 3.- Recoleccin de datos medidor de Orificio (h)Caudal nominal (LPM)Cada de presin (mmHg) (h)Caudal nominal (LPM)Cada de presin (mmHg)

41118246

9250

9243

12274

83520310

36

39

49

12101

110

112

104

16193

198

197

Datos: Dimetro de tubera (D1)= 0,0220 Dimetro de tubera (D2)= 0,0154

Cuadro 4. Calculo del medidor de orificio ndice rotmetro (mm)Qc (m3/seg)V ( m/ seg)CdRe

4 LPM10,250,0732392,978876,308763,896,052 x 10-3

8 LPM36,670,1372736,565868,37 756,9810,01134

12 LPM106,750,20766483,062770,107671,320,998

16 LPM1960,25801385,0862706,316615,710,02133

18 LPM246,330,28971555,269707,453616,580,02395

20 LPM3100,32821761,958714,439622,790,02713

CALCULAMOS LA VELOCIDAD

Para 4 LPM

Para 8 LPM

Para 12 LPM

Para 16 LPM

Para 18 LPM

Para 20 LPM

CALCULAMOS

Para 4 LPM

Para 8 LPM

Para 12 LPM

Para 16 LPM

Para 18 LPM

Para 20 LPM

CALCULAMOS EL COEFICIENTE DE DESCARGA

Para 4 LPM

Para 8 LPM

Para 12 LPM

Para 16 LPM

Para 18 LPM

Para 20 LPM

CALCULAMOS (Re)

Para 4 LPM

Para 8 LPM

Para 12 LPM

Para 16 LPM

Para 18 LPM

Para 20 LPM

PARA HALLAR EL CAUDAL

Para 4 LPM

Para 8 LPM

Para 12 LPM

Para 16 LPM

Para 18 LPM

Para 20 LPM

6. RESULTADOS Y DISCUSION

En caso de que no se disponga de un medidor secundario, tal como un registrador de presin diferencial, es posible utilizar un manmetro en "U" con liquido manomtrico adecuado a los diferenciales de presin generados a lo largo del da, acoplado a las tomas de alta y baja presin del medidor primario deprimgeno. La simple lectura de la deflexin manomtrica (hm) que se registra en un instante dado permitir conocer el valor de la presin diferencial (h,) y el gasto (Q) que circula en ese momento. Si se dispone de un equipo secundario ms sofisticado, como un registrador de presin diferencial u otro tipo de clula diferencial, es posible calibrarlo tomando como referencia la curva real de calibracin del medidor primario. Sin embargo, en la prctica ocurre que estos equipos son calibrados de acuerdo con la curva terica del medidor primario, dado que este tipo de calibracin no presenta demasiada dificultad.

7. CONCLUSIONES

En las instalaciones hidrulicas de los sistemas de abastecimiento del agua es comun encontrar este tipo de medidores. Para vigilar su correcto funcionamiento es importante realizar tareas de verificacin e inspeccin. En estas actividades es necesario saber particularmente cul es el procedimiento que se debe seguir para manejar con habilidad este tipo de medidores. Para ello. es necesario conocer los medidores de flujo.Se basa en el establecimiento de flujo estacionario a travs del medidor de flujo a ser calibrado y la medicin del volumen o masa del fluido que pasa a travs de l en un intervalo de tiempo medido con precisin.

8. CUESTIONARIO

1. Cul de los dispositivos de medicin de flujo considera Ud. el ms adecuado para medir caudales en una tubera?Entiendo que la pregunta es para la medicin de un flujo de fluidos. El principio que proporciona la medicin ms exacta es la que registra el diferencial de presin que produce un elemento primario debidamente instalada al paso de la corriente del fluido, ya sea un lquido o un gas. Este elemento primario puede ser una platina de orificio o un tubo Ventury. El diferencial de presin que se produce es proporcional al volumen de flujo que pasa a travs del elemento primario de acuerdo a la formula Q.2. Proponga el mtodo ms adecuado para la medicin de grandes caudales de flujo de agua.El medidor de Orificio es un elemento ms simple, consiste en un agujero cortado en el centro de una placa intercalada en la tubera. El paso del fluido a travs del orificio, cuya rea es constante y menor que la seccin transversal del conducto cerrado, se realiza con un aumento apreciable de la velocidad (energa cintica) a expensa de una disminucin de la presin esttica (cada de presin). Por esta razn se le clasifica como un medidor de rea constante y cada de presin variable3. Seale los principales factores que intervienen en la variacin del coeficiente en el medidor de orificio.Debido a que en la mayora de los casos el coeficiente de descarga y el coeficiente de expansin dependen del flujo a travs del nmero de Reynolds, se requiere por lo general unproceso iterativopara el clculo de las incgnitas en cada problema. Existen bsicamente cuatro problemas tipo a resolver en la medicin de flujo con estos instrumentos: El clculo directo del caudalqmqvpara un instrumento ya instalado.El clculo del dimetro de la contraccind, cuando se requiere disear un instrumento a ser instalado.El clculo de la diferencia de presinpara la seleccin del medidor depresin diferenciala instalar.El clculo del dimetro de la tuberaDcuando se quiere saber en que tubera se puede instalar un instrumento existente.

Al graficar la ecuacion Q=40 85v'(bJ se obtiene la siguiente cuma de calibracin, que presenta una desviacion estndar de O 29 litros por (6 11) segundo