ndice

1. Objetivos Pg. 3

2. Metodologa de la prctica Pg. 3

3. Resultados Pg. 5

4. Discusin de resultados Pg. 6

5. Conclusiones Pg. 7

6. Bibliografa Pg.8

Neutralizacin de aguas cidas

1. Objetivos

El objetivo de la presente sesin de laboratorio es Presentar toda la metodologa

adecuada para realizar la calibracin del anemmetro y los factores que se deben

tener en cuenta para realizarlo de manera correcta.

2. Descripcin del equipo utilizados

- Tnel de viento

En ingeniera, un tnel de viento o tnel aerodinmico es una herramienta de

investigacin desarrollada para ayudar en el estudio de los efectos del movimiento del

aire alrededor de objetos slidos. Con esta herramienta se simulan las condiciones

que experimentar el objeto de la investigacin en una situacin real. En un tnel de

viento, el objeto o modelo, permanece estacionario mientras se propulsa el paso de

aire o gas alrededor de l. Se utiliza para estudiar los fenmenos que se manifiestan

cuando el aire baa objetos como aviones, naves espaciales, misiles, automviles,

edificios o puentes.

Figura 2.1 Tnel de viento

Figura 2.2 Partes del tnel de viento

Partes del tnel de viento

Compartimiento que acomoda - El propsito del compartimiento que acomoda es

enderezar la circulacin de aire. La estructura del panal de un compartimiento que

acomoda es muy eficaz en la reduccin de corrientes que remolinan en la circulacin

de aire del tnel.

Cono de contraccin - El cono de contraccin toma un volumen grande de

aire de baja velocidad y lo reduce a un volumen pequeo de aire de alta

velocidad sin crear turbulencia.

Seccin de prueba - la seccin de la prueba es adonde se colocan el artculo

y los sensores de la prueba

Los modelos de alas o de planos se ponen en la seccin de la prueba.

Mientras que la circulacin de aire se trae a la velocidad deseada, los sensores

miden fuerzas, tales como elevacin y friccin, en el artculo de la prueba. La

elevacin es la fuerza en el ala enfrente de la fuerza de la gravedad. La friccin

es la fuerza en el ala en la direccin de la circulacin de aire. La friccin es lo

que un motor debe superar para mover un plano a travs del aire. De acuerdo

con las medidas de estas fuerzas y de los lazos que hay entre el ambiente de

la prueba y las condiciones reales del vuelo, las predicciones exactas del

funcionamiento del mundo real pueden ser hechas.

Difusor - el difusor retarda la velocidad de la circulacin de aire en el tnel de

viento.

Seccin del mecanismo impulsor - la seccin del mecanismo impulsor

proporciona la fuerza que hace al aire moverse a travs del tnel de viento. Los

tneles de viento pueden ser abiertos o a circuito cerrado

- Manmetros diferenciales

Un manmetro diferencial es un dispositivo que mide la diferencia de presin entre

dos lugares. Los manmetros diferenciales pueden variar desde los ms simples

que pueden construirse en casa hasta un equipo digital complejo. A continuacin

detallaremos algunos de los manmetros que existen.

Manmetro Bourdon

El principio de medida en el que se basa este instrumento es el sensor conocido

como tubo Bourdon.

El sistema de medida est formado por un tubo aplanado de bronce o acero,

cerrado, en forma de

C de de circunferencia para la medicin de bajas presiones, o enrollado en

forma de espiral para la medicin de bajas presiones y que tiende a enderezarse

proporcionalmente al aumento de la presin; este movimiento se transmite

mediante un elemento transmisor y multiplicador que mueve la aguja indicadora

sobre una escala graduada. La forma , el material y el espesor de las paredes

dependen de la presin que se quiera medir.

Manmetros de columna lquida

Este tipo de manmetros es la forma ms sencilla de dispositivo para medir

presiones, donde la

altura, carga o diferencia de nivel, a la que se eleva un fluido en un tubo vertical

abierto conectado a un aparato que contiene un lquido, es una medida directa de

la presin en el punto de unin y se utiliza con frecuencia para Mostar el nivel de

lquidos en tanques o recipientes.

Puede utilizarse el mismo principio con indicadores de tubo en U, en el cual,

conocida la

densidad del lquido empleado en l, la carga o altura constituye una medida de la

presin

relacionndola con la correspondiente a la atmosfrica. La figura 1a muestra el

manmetro

fundamental de tubo en U. Otro dispositivo equivalente (figura 1b) , cuando es

necesario ( como en el caso de la presin de un gas) que la presin se mida por la

altura o carga de algn fluido distinto de aquel cuya presin se busca.

Figura 2.3 Manmetros abiertos

Figura 2.4 Tubo diferencial en U

Dentro de los manmetros diferenciales tenemos el tubo en U diferencial, el cual

mide la diferencia de presiones entre los orificios de toma A y B ( figura 3) en

altura de fluido manomtrico, luego la diferencia de presin se expresa mediante

la siguiente ecuacin: dadb=(Hm(dmda)+kadakbdb)g/gc

donde ka, kb son distancias verticales de la superficie del fluido manomtrico por

encima de A y B respectivamente. Asimismo tenemos que da, db son las

densidades de los fluidos en A y B.

Otro tipo, es el tubo en U diferencial invertido ( figura 3), en el que el fluido que

llena el tubo en U puede ser un gas o un fluido ligero, y el cual es frecuentemente

usado para medir diferencia de

presiones en lquidos cuando las columnas abiertas lquidas son

extraordinariamente elevadas, o

cuando el lquido a presin no puede exponerse a la atmsfera.

Figura 2.5 Tubo diferencial invertido en U

Los manmetros de columna inclinada usados para medir diferencias de presiones muy

pequeas, ya que estos tienen la ventaja sobre los manmetros de columna de liquido por

la amplificacin de la lectura. El tubo en U inclinado ( figura 10) se utiliza porque la

longitud de la altura o carga puede multiplicarse varias veces por la inclinacin de la

columna liquida y la escala ser ms ancha. Si la lectura R se toma como se indica y R0

es la lectura cero. Hm estar dado por Hm = ( R R0 ) senO y el clculo de ( dA dB ) es

de la misma forma que para el tubo en U vertical.

Figura 2.6 Tubo en U inclinado

- Tubo de Pitot

Es utilizado para la medicin del caudal, est constituido por dos tubos que detectan la presin endos

puntos distintos de la tubera. Pueden montarse por separado o agrupados dentro de unalojamiento,

formando un dispositivo nico. Uno de los tubos mide la presin de impacto en unpunto de la vena. El otro

mide nicamente la presin esttica, generalmente mediante un orificiopracticado en la pared de la

conduccin.

Un tubo de pitot mide dos presiones simultneamente, la presin de impacto (pt) y presin esttica(ps). La

unidad para medir la presin de impacto es un tubo con el extremo doblado en ngulo rectohacia la

direccin del flujo. El extremo del tubo que mide presin esttica es cerrado pero tiene unapequea ranura

de un lado. Los tubos se pueden montar separados o en una sola unidad. En lafigura siguiente se

muestra un esquema del tubo pitot.

- Anemmetro

Es un instrumento que se utiliza para medir la velocidad instantnea del viento y su

direccin. Para lograr la medicin del viento, algunos equipos toman registros del

recorrido del viento bajo un intervalo de tiempo, mientras que otros equipos registran la

velocidad instantneamente. Adems, existen los siguientes tipos de anemmetro:

Anemmetro acumulativo

Este tipo de anemmetro determina la velocidad, despus de haberla medida bajo un

intervalo de tiempo a travs del nmero de vueltas que da el instrumento en metros. La

ventaja del uso de este, es que se puede realizar un barrido sobre la seccin de una

galera en medicin, determinando as una velocidad media.

Figura 2.7 Medicin acumulativa sobre la seccin de una galera

Anemmetro puntual

Este tipo de anemmetro permite registrar la velocidad del viento en un punto

determinado, el cual no es muy prctico si lo usamos en una galera, pues el flujo del

aire no es igual en cada punto. Por lo que se busca una velocidad media, la cual ser

determinada promediando las diferentes tomas realizadas.

Figura 2.8 Medicin puntual sobre la seccin de una galera

Cabe mencionar que la distribucin de velocidades en ambos tipos de anemmetro

es la siguiente:

Figura 2.9 Distribucin de velocidades

Por medio de los dos tipos de anemmetros, se obtiene la siguiente expresin

Donde:

Vm: corresponde a la velocidad media

V: la velocidad puntual mxima en la galera en la parte central

C: que es el factor de correccin.

A: rea de la seccin.

Por otro lado, el nivel de precisin de un anemmetro profesional tiene un error de

medicin de un 1% mientras que los econmicos tienen error de medicin entre el 5 y

10%. A continuacin se mostrar una escala de velocidades:

Escala de velocidades de viento

Velocidades de viento a 10 m de altura

m/s nudos Clasificacin del viento

0,0-0,4 0,0-0,9 Calma

0,4-1,8 0,9-3,5

Ligero 1,8-3,6 3,5-7,0

3,6-5,8 7-11

5,8-8,5 11-17 Moderado

8,5-11 17-22 Fresco

11-14 22-28 Fuerte

14-17 28-34

17-21 34-41 Temporal

21-25 41-48

25-29 48-56 Fuerte temporal

29-34 56-65

>34 >65 Huracn

Tabla2.1. Escala de velocidades de viento

3. Clculos y resultados

- Primera parte Datos

Salida Placa

Radio interior (m) 0.075 Radio interior (m) 0.051

Radio exterior (m) 0.080 Radio exterior (m) 0.115

Area (m2) 0.018 Area (m2) 0.00008171

Tabla 3.1 Dimensiones

Posicin Voltaje

C. Ambientales

Salidad Ducto Placa

TBs (C)

TBh (C)

P (milibares)

P atmosf.

(kpa)

Dif. Preson

P1 (Mba)

Factor TBs (C)

Dif. Preson

P2 (Kpa)

Factor

1 15 22.0 18.5 1010.0 101.0 0.019 0.2 22 0.186 0.2 2 30 22.0 18.4 1008.3 100.8 0.971 0.2 22 0.862 0.2 3 40 22.0 18.9 1009.0 100.9 1.765 0.2 22 0.304 1 4 50 22.0 18.5 1009.1 100.9 2.746 0.2 22 0.471 1 5 60 22.8 19 1010.0 101.0 4.119 0.2 23 0.696 1 6 70 23.0 19.1 1010.0 101.0 5.492 0.2 23 0.941 1 7 80 23.5 19.6 1009.1 100.9 7.257 0.2 24 1.235 1 8 90 24.1 19.9 1009.1 100.9 9.218 0.2 24.5 2.363 1

Tabla 3.2 Datos de los ensayos

Utilizando los datos de la Tabla 3.1 y las tablas y grficas del tema se tiene la siguiente

informacin:

Posicin

H.R (%) Pvs

(Kpa) 1 70 2.63 2 69.9 2.63 3 74 2.63 4 70 2.63 5 68 2.71 6 67.5 2.81 7 67.5 2.89 8 66.5 3.19

Tabla 3.3 Datos de las tablas y grficas

Clculos

Se aplicarn las siguientes frmulas para los clculos

- Presin de vapor (Pv)

- Densidad del aire ()

- Diferencia de presin a la salida del ducto (Psalida)

- Diferencia de presin en la placa (Pplaca)

- Velocidad del aire (Vaire)

- Velocidad en la placa (Vplaca)

- Caudal real (Qreal)

- Caudal terico (Qterico)

- Coeficiente de descarga (Cd)

Posicin Pv

(Kpa)

de aire

(Kg/m3)

P salida (cm

H2O)

P placa (cm

H2O)

V aire (m/s)

V placa (m/s)

Q real (m3/s)

Q terico (m3/s)

Coeficiente de

descarga (Cd)

1 1.841 1.184 0.039 3.793 0.801 7.928 0.014 0.073 0.194

2 1.838 1.182 1.980 17.580 5.733 17.082 0.101 0.157 0.644

3 1.946 1.182 3.600 30.999 7.728 22.679 0.137 0.209 0.653

4 1.841 1.183 5.600 48.029 9.637 28.223 0.170 0.260 0.655

5 1.843 1.181 8.400 70.972 11.814 34.339 0.209 0.316 0.660

6 1.897 1.180 11.201 95.955 13.647 39.945 0.241 0.368 0.655

7 1.951 1.177 14.800 125.935 15.710 45.826 0.278 0.422 0.657

8 2.121 1.173 18.799 240.959 17.729 63.473 0.313 0.585 0.536

Tabla 3.4 Resultados

Grfica3.1 Velocidad terica VS Diferencia de presiones de la placa

0.000

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

0.000 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000

P

pla

ca (

)cm

H2

O

Vplaca (m/s)

Velocidad teorica (Vplaca) vs Diferencia de Presiones de la placa (Pplaca)

Velocidad del aire vrs. Diferenciade Presiones de la placa

Grfica3.2 Velocidad del aire VS Caudal Real

Grfica3.3 Velocidad terica VS Caudal terico

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000

Qre

al (

m3

/s)

Vaire (m/s)

Velocidad del aire (V aire) vs Caudal Real (Qr)

Velocidad del aire vrs. Caudal Real

y = 108.51x

0.000

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700

V d

el a

ire

(m

/s)

Q teorico (m3/s)

Velocidad teorica (Vplaca) VS Caudal teorico (Qterico)

Velocidad teorica vrs. Caudalteorico

Lineal (Velocidad teorica vrs.Caudal teorico)

- Segunda parte

En esta parte se coloca un anemmetro en el soporte junto al tubo de Pitot por

un Anemmetro.

Datos

Posicin

Barmetro Anemmetro

Mquina Factor del barmetro

Termmetro

P1 (cm H2O)

Recorrido (m)

Tiempo (s) Voltaje P1 T ambiente

(C)

1 3.5 27.5 30 20 0.2 23

2 2.4 231 30 35 1 23

3 4 302 29.8 45 1 23

4 5.5 363 30 55 1 23

5 7.9 435 29.8 65 1 23.5

6 11.2 498 30 75 1 24

7 14.4 579 30.1 85 1 24.5

8 18 637 29.9 95 1 24.5

Tabla 3.5 Datos de los ensayos

Clculos

Se aplicar la siguiente frmula para calcular la velocidad del anemmetro:

Posicin V anem (m/s)

1 0.92

2 7.70

3 10.13

4 12.10

5 14.60

6 16.60

7 19.24

8 21.30

Tabla 3.6 Resultados

Grfica3.4 Curva de calibracin del anemmetro

4. Conclusiones

Se concluye que:

- El coeficiente de descarga es un parmetro que depende de las condiciones

de presin y de las caractersticas geomtricas presentes en el tnel de

ventilacin.

- Los valores hallados del coeficiente de descarga son correctos, puesto que se

esperaba que estn en el rango de 0 a 1, esto debido a que siempre el caudal

terico es mayor que el caudal real

- La curva de calibracin del anemmetro sirve para hallar la velocidad real del

aire que est pasando por una galera.

- Del Grfico 3.1 se observa que a mayor velocidad del aire, mayor es la cada

de la presin. Esto se debe a que cuando la velocidad es aumentada hay

mayores prdidas por friccin en las paredes del tnel de viento.

- Del Grfico 3.3 se observa que la velocidad de la placa es directamente

proporcional al caudal terico. Esto significa que a medida que se aumente la

velocidad del aire que circule por la placa el caudal terico aumentar.

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00

V a

ire

(m

s/s)

V anem (m/s)

Velocidad del aire (V aire)VS Velocidad del anemometro (V anem)

Velocidad del iare vrs. Velocidaddel anemometro

- Del Grfico 3.2. se observa que la velocidad del aire es directamente

proporcional al caudal real. Esto significa que a medida que se aumente la

velocidad del aire que circule por la salida de tnel de viento el caudal real

aumentar