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LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA I TUBO DE PITOT GRUPO A 1 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA E.A.P. Ingeniería Química DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE OPERACIONES UNITARIAS CURSO: Laboratorio de Ingeniería Química I PRÁCTICA: TUBO DE PITOT PROFESOR: Jorge León INTEGRANTES: De la Cruz Camayo, Tito 10070116 Macalupu Rivera, Yuliana 10070043 Meza Carbajal, David 10070205 Zuñiga Balvin, Owen 10130049 GRUPO: A HORARIO: Miércoles (2-8) pm FECHA DE REALIZACIÓN: 16 de abril FECHA DE ENTREGA: 30 de abril Ciudad universitaria, abril 2014 Lima-Perú

INFORME PITOT

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Trata sobre la medicion de flujos

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    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    1

    UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

    FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICA

    E.A.P. Ingeniera Qumica

    DEPARTAMENTO ACADMICO DE OPERACIONES UNITARIAS

    CURSO:

    Laboratorio de Ingeniera Qumica I

    PRCTICA:

    TUBO DE PITOT

    PROFESOR:

    Jorge Len

    INTEGRANTES:

    De la Cruz Camayo, Tito 10070116

    Macalupu Rivera, Yuliana 10070043

    Meza Carbajal, David 10070205

    Zuiga Balvin, Owen 10130049

    GRUPO: A

    HORARIO: Mircoles (2-8) pm

    FECHA DE REALIZACIN:

    16 de abril

    FECHA DE ENTREGA:

    30 de abril

    Ciudad universitaria, abril 2014

    Lima-Per

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    TABLA DE CONTENIDO

    TABLA DE CONTENIDO ................................................................................................................................ 2

    RESUMEN ..................................................................................................................................................... 4

    INTRODUCCIN ........................................................................................................................................... 5

    HISTORIA....................................................................................................................................................... 6

    PRINCIPIOS TERICOS ................................................................................................................................. 7

    TUBO DE PITOT ........................................................................................................................................ 7

    COMPONENTES DEL TUBO PITOT .......................................................................................................... 8

    ACCESORIOS ........................................................................................................................................... 10

    FUNCIONAMIENTO ................................................................................................................................ 11

    DEFINICONES DE PARMETROS DE MEDICIN .................................................................................. 13

    PERFILES DE VELOCIDAD ....................................................................................................................... 14

    ANEMMETRO ...................................................................................................................................... 15

    MTODOS PARA CALCULAR LA VELOCIDAD PROMEDIO CON EL TUBO DE PITOT .......................... 16

    DETALLES EXPERIMENTALES..................................................................................................................... 18

    TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS ........................................................................................................... 19

    TABLAS DE DATOS EXPERIMENTALES ................................................................................ 19

    PRIMERA CORRIDA: ............................................................................................................... 20

    SEGUNDA CORRIDA: ............................................................................................................. 21

    TERCERA CORRIDA: ............................................................................................................... 22

    TABLAS DE CALCULOS Y RESULTADOS ............................................................................... 23

    Primera corrida: Frecuencia 10Hz ...................................................................................... 23

    MTODO DE LAS REAS EQUIVALENTES ..................................................................... 24

    MTODO GRFICO ..................................................................................................................... 25

    MTODO INTEGRAL .................................................................................................................. 26

    Segunda corrida: Frecuencia 30Hz .................................................................................... 27

    MTODO DE LAS REAS EQUIVALENTES ..................................................................... 28

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    MTODO GRFICO ..................................................................................................................... 29

    MTODO INTEGRAL .................................................................................................................. 30

    Tercera corrida: Frecuencia 50Hz ..................................................................................... 31

    MTODO DE LAS REAS EQUIVALENTES ..................................................................... 32

    MTODO GRFICO ..................................................................................................................... 33

    MTODO INTEGRAL .................................................................................................................. 34

    DISCUSIN DE RESULTADOS .................................................................................................................... 36

    CONCLUSIONES .......................................................................................................................................... 38

    RECOMENDACIONES ................................................................................................................................. 39

    REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................................................ 40

    APNDICE ................................................................................................................................................... 41

    GRFICAS................................................................................................................................................ 41

    COMPARACIN DE PERFILES A A PUERTAS ABIERTA Y CERRADA A UN SOLA FRECUENCIA .......... 45

    IMGENES .............................................................................................................................................. 48

    EJEMPLOS DE CLCULOS ...................................................................................................................... 50

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    RESUMEN

    El presente informe trata de la distribucin de velocidades en una tubera de PVC de

    seccin circular.

    Para realizar la experiencia se utiliz el tubo de pitot, un manmetro el cual contiene

    aceite y como fluido el aire que fue proporcionado por un ventilador, adems se cont

    con un psicmetro para la determinacin de las temperaturas de bulbo seco y hmedo.

    Se realizaron 3 corridas, las cuales fueron tomadas a diferentes frecuencias las

    cuales fueron 10, 30 y 50 Hz. La experiencia se realiz bajo dos condiciones primero

    teniendo la puerta abierta del secador y despus cerrada, durante cada corrida se

    tomaron lecturas de la presin dinmica y esttica, haciendo variar el radio para cada

    corrida.

    Las velocidades obtenidas durante la experiencia con diferentes mtodos para

    diferentes frecuencias fueron: a 10 Hz 2.4959m/s, 2.5145 m/s y 2.4074 m/s; a 30 Hz

    8.5907m/s, 8.6595m/s y 8.2866m/s; a 50Hz 15.0796m/s, 14.5739m/s y 14.6464m/s

    para la puerta de secador abierta usando mtodo de reas equivalentes, grfico e

    integral respectivamente.

    As como tambin a 10 Hz 1.7329m/s, 2.1052 m/s y 1.6051 m/s; a 30 Hz 7.4078m/s,

    6.9780m/s y 7.2239m/s; a 50Hz 12.6404m/s, 12.1492m/s y 12.3015m/s para las

    puertas cerradas del secador usando mtodo de reas equivalentes, grfico e integral

    respectivamente.

    Paralelamente se midi la velocidad de salida del aire a puerta cerrada con un

    anemmetro cuya salida tuvimos que ajustar al dimetro de aquel instrumento dando

    como resultados las velocidades a 10Hz 5.49 m/s, a 30 Hz 15.75 y a 50 Hz 25.6m/s.

    Tambin se hizo una medicin extra con el anemmetro basada en la salida normal del

    secador con puerta cerrada dando una velocidad de 4.79m/s (salida hacia arriba) y

    otra con la salida modificada dando 5.49m/s (salida horizontal)

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    INTRODUCCIN

    Para medidas de flujo de fluidos se emplean en la prctica de ingeniera

    numerosos dispositivos. Las medidas de velocidad se realizan con tubos de

    Pitot, medidores de corriente y anemmetros rotativos y de hilo caliente.

    La medicin del caudal en la industria es de suma importancia, en la gran parte

    de los procesos existe la necesidad de controlar el caudal y una forma de

    determinarlo es conociendo su velocidad. Existen diferentes tcnicas e

    instrumentos para medir el caudal, entre ellos el tubo de Pitot, la tcnica a

    utilizar depender de la necesidad y condiciones en las cuales se est.

    Las aplicaciones de los tubos de Pitot estn muy limitadas en la industria, dada

    la facilidad con que se obstruyen por la presencia de cuerpos extraos en el

    fluido a medir. En general, se utilizan en tuberas de gran dimetro, con fluidos

    limpios, principalmente gases y vapores. Su precisin depende de la

    distribucin de las velocidades y generan presiones diferenciales muy bajas,

    que resultan difciles de medir.

    La ventaja de los manmetros de tubo de Pitot frente a otros mtodos de

    medicin consiste en el hecho de que un orificio relativamente pequeo sobre

    la pared del canal en las zonas ms importantes del recorrido es suficiente

    para realizar en cualquier momento una medicin rpida de la velocidad de

    flujo. Adems, podr utilizarlos a altas temperaturas y a velocidades de flujo

    muy elevadas (hasta 120 m/s dependiendo del modelo).

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    HISTORIA

    El tubo de Pitot, inventado por el ingeniero y fsico francs Henri Pitot en el

    ao 1732. Henri Pitot fue el primero en medir la rapidez del agua en el ro Sena

    utilizando el tubo pitot, aparato de su invencin que ms adelante se adapt a

    los aviones para medir su rapidez en al aire.

    El tubo pitot es un medidor de flujo. Son instrumentos sencillos, econmicos y

    disponibles en un amplio margen de tamaos. Es uno de los medidores ms

    exactos para medir la velocidad de un fluido dentro de una tubera. Su

    instalacin simplemente consiste en un simple proceso de ponerlo en un pequeo

    agujero taladrado en la tubera.

    Los manmetros de tubo de Pitot son instrumentos elementales para la

    medicin de velocidades de flujo de gases o de aire en canales. Los

    manmetros de tubo de Pitot son una derivacin de los clsicos tubos Prandtl,

    una combinacin de tubo de Pitot para medir la presin total y una sonda de

    medicin de la presin esttica. Estrechamente relacionados con los

    manmetros surgen los anemmetros para medir velocidades de flujo.

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    PRINCIPIOS TERICOS

    TUBO DE PITOT

    El tubo de Pitot es un instrumento simple y conveniente para medir la

    diferencia entre la presin esttica, total y dinmica (o cabeza).

    Este es simplemente un tubo hueco de seccin circular de pequeo dimetro,

    doblado en L y cuyo eje se alinea con la direccin de la velocidad del flujo en el punto de medida (Figura). El Tubo de Pitot se conecta a un transductor de presin como por ejemplo un manmetro de columna. La presin leda en este

    transductor corresponde a la presin del punto E de la Figura, que se denomina

    presin de estancamiento o presin total del flujo en el punto 0. La presin de estancamiento de una partcula de fluido en un determinado punto es la presin

    que alcanzara la partcula si fuera frenada hasta el reposo sin prdida alguna

    de energa. De la definicin se puede concluir que:

    0

    +0

    2

    2=

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    La cabeza - h - (o diferencia de presin - dp) pueden ser medidos y calculados

    con Medidores de presin, transmisores de presin electrnicos o

    instrumentos similares.

    COMPONENTES DEL TUBO PITOT

    En particular el tubo Pitot Simplex consta principalmente de los elementos que

    se sealarn a continuacin:

    a.- Cruceta de vlvulas Pieza metlica fundida acoplada ala varilla del Pitot,

    cuenta con dos salidas para la instalacin de las mangueras y vlvulas para la

    purga de aire.

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    b.- Vlvulas de purga de aire Utilizadas para purgar el aire del tubo Pitot.

    c.- Vlvulas de conexin para las mangueras Su funcin es aislar

    hidrulicamente el tubo Pitot de las mangueras.

    d.- Gua de medicin Es una pieza movible a lo largo de la varilla, con la funcin

    de indicar la posicin de las tomas de presin diferencial en el interior de la

    tubera.

    e.- Dispositivo fijador de la varilla (Anillo fijador) Dispositivo usado para

    fijar la varilla del tubo Pitot en una determinada posicin, no permitiendo que

    ella se mueva en la direccin vertical.

    f.- Soporte de la escala graduada para traversa Pieza destinada a fijar la

    regla graduada que se utiliza para levantar el perfil de velocidades.

    g.- Orificios de toma de presin diferencial Son orificios localizados en el

    extremo inferior del tubo Pitot Simplex, cuya funcin es generar el diferencial

    de presin.

    h.- Tapn protector

    de orificios Pieza

    acoplada al extremo

    de la varilla,

    destinada a proteger

    los orificios

    calibrados.

    i.- Varilla Perfil

    externo de formato

    aerodinmico, que

    recubre a los tubos

    transmisores de

    presin diferencial.

    j.- Tuerca de

    conexin o tuerca

    hexagonal Es la pieza

    que permite acoplar

    el tubo Pitot a la

    vlvula de insercin.

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    ACCESORIOS

    Para la exitosa medicin del caudal en un conducto a presin, es necesario

    contar con algunos aditamentos, los cuales son necesarios tanto para la simple

    instalacin del tubo Pitot, como para la correcta lectura del instrumento.

    Los accesorios con los cuales debe de contar el tubo Pitot son:

    Manmetro diferencial

    Mquina de insercin

    Lquidos manomtricos

    Vlvula de acoplamiento

    Mangueras

    MANMETRO DIFERENCIAL

    Un elemento importante dentro de la medicin con tubo Pitot es el manmetro

    diferencial, el cual nos permite determinar una diferencia de cargas en una

    tubera.

    El cual no es ms que un piezmetro doblado en forma de U. Generalmente es

    fabricado de vidrio resistente a altas. Cabe mencionar que el tubo en "U

    utilizado como manmetro diferencial es slo una de las formas de registrar la

    diferencia de cargas en el tubo Pitot, otros dispositivos con los cuales se puede

    registrar esta diferencia de cargas son los registradores de reloj y los data

    logger.

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    FUNCIONAMIENTO

    Supngase un fluido que circula a travs de una tubera. Tal instrumento

    contiene un orificio principal por donde se mide la presin dinmica, en efecto

    el fluido tiene velocidad cero en ese punto pero como la presin total se

    mantiene sobre una lnea de corriente se debe cumplir que: PT1 = PT2 donde en

    1 el fluido tiene velocidad v que es la que queremos medir.

    En este esquema del tubo ideado por Pitot para medir la presin total, tambin

    llamada presin de estancamiento (suma de la presin esttica y de la presin

    de estancamiento (suma de la presin esttica y de la presin dinmica). En la

    figura se han esquematizado tambin las lneas de corriente. Justo en la

    embocadura del tubo, punto 1, se forma un punto de estancamiento o de

    remanso: la velocidad all se reduce a cero y la presin, aumenta hasta el valor

    Tubo de Pitot y lneas de

    corriente alrededor del mismo.

    Este instrumento mide la

    presin total o presin de

    estancamiento.

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    1

    =

    =0

    +0

    2

    2

    Donde:

    : 0, 0: ( )

    Habiendo supuesto para ms sencillez que 0 y 1 se encuentran en un mismo

    plano horizontal y habiendo despreciado las prdidas. Aplicando la ecuacin de

    Bernoulli entre las secciones 1 y 2 tendremos

    +1

    2

    2+ 1 =

    2

    +2

    2

    2+ 2

    Pero en 1 y 2 reinan condiciones estticas, es decir, v1=v2=0 y Z2=Z1=l

    (lectura), luego :

    = .

    (presin total o de estancamiento, tubo de Pitot)

    Donde

    = 0 + . 0

    2

    2

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    Observando el esquema, sabemos que se

    cumple adems que la presin P3 es igual a

    la presin P1, ya que se encuentran en el

    mismo nivel de altura en el manmetro con

    forma de U, por lo que se tiene lo

    siguiente:

    1 = 3 = 2 +

    Donde: =

    1 2 =

    Igualando esta expresin con la primera

    tenemos:

    1

    2

    2 =

    Expresin de la cual obtenemos el valor de la velocidad: =

    2

    La ecuacin de Bernoulli nos lleva a una conclusin intuitiva de que el

    movimiento del fluido tiene una presin interna ms baja que el aire

    estacionario. En definitiva, la energa cintica del fluido en movimiento es

    compensada por una prdida de energa potencial del fluido o presin.

    DEFINICONES DE PARMETROS DE MEDICIN

    Presin esttica: En un fluido en movimiento, como en un fluido estacionario, la

    presin esttica es el esfuerzo de compresin en un punto considerado. Es

    igual a la presin sobre una superficie que se mueve con el fluido o a la presin

    normal sobre una superficie estacionaria paralela a la corriente del fluido.

    Presin dinmica: La presin dinmica mide la presin debida a la velocidad con

    que se desplaza el fluido en una lnea ms la presin en el interior de la misma.

    P2

    P1

    P3

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    Presin de estancamiento o total: Es la presin ejercida por el fluido sobre

    un plano perpendicular a la direccin de la corriente. Esta presin se compone de dos partes, la presin esttica y la presin dinmica.

    Se puede medir con precisin colocando en el flujo un pequeo objeto slido

    que tenga un pequeo agujero piezomtrica en el punto de estancamiento. La

    abertura del piezmetro se puede localizar con facilidad en el punto de

    estancamiento, si el agujero esta taladrado a lo largo del eje de un objeto

    simtrico tal como un cilindro, un cono o un hemisferio, con el eje del objeto

    alineado en forma adecuada con la direccin del flujo, la abertura del

    piezmetro se localiza automticamente en el punto de estancamiento, y la

    presiona en este punto se puede transmitir, a travs de la abertura, a un

    dispositivo registrador.

    = +

    Punto de estancamiento: Es un punto donde el fluido se encuentra en reposo,

    situado en la parte frontal del cuerpo por las que pasan las lneas de corriente

    del fluido.

    PERFILES DE VELOCIDAD

    La magnitud de la velocidad local del flujo es muy desigual en zonas diferentes

    de la seccin transversal de un ducto circular, tubo o manguera. Se ilustran dos

    tipos de la forma general de los perfiles de velocidad que son el flujo laminar y

    el turbulento. Se sabe que la velocidad de un fluido en contacto con una

    frontera slida estacionaria igual a cero. Esto corresponde a la pared interior

    de cualquier conducto. A partir de ah la velocidad se incrementa en puntos

    hacia fuera de la pared, y alcanza un mximo en la lnea central del conducto

    circular.

    Se muestra que el flujo laminar puede verse como una serie de capas

    concntricas del fluido que se deslizan una junto a otra. Este flujo suave da

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    como resultado una forma parablica para el perfil de velocidad.

    Por el contrario, se mostr al flujo turbulento como catico, con cantidades

    significativas de partculas del fluido que se entremezclan, con la consecuente

    transferencia de cantidad de movimiento entre ellas. El resultado es una

    velocidad ms cerca de la uniforme a travs de gran parte de la seccin

    transversal. An ms, la velocidad en la pared de la tubera es igual a cero. La

    velocidad local se incrementa con rapidez en uma distancia corta a partir de la

    pared.

    ANEMMETRO

    El anemmetro de paletas, no es mas que una turbina hlice accionada por el

    viento, que puede girar libremente en el interior de una caja cilndrica. La

    velocidad del aire es aproximadamente proporcional y en todo caso funcin del

    nmero de revoluciones, lo que permite la medicin de aquella. La gama de

    aplicacin de este instrumento oscila de ordinario entre 0,2 y 20 m/s.

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    MTODOS PARA CALCULAR LA VELOCIDAD PROMEDIO CON EL TUBO DE

    PITOT

    Los mtodos usados para la determinacin de las velocidades son:

    1. Mtodo de las reas equivalentes

    La seccin transversal de la tubera se divide en una cantidad de reas

    circulares entre s, donde el rea total ser igual a la suma de las n reas o sea

    que divida el rea total entre n da por resultado el rea de cada una de las

    divisiones, tambin el caudal total dentro de la tubera circular es la suma total

    de cada uno de los caudales de cada divisin.

    Sea:

    = A1 = A2= =An

    Adems: Q total = Q1 + Q2 + + Qn

    Se sabe que:

    V m. A total = A1V1 + A2V2 + + AnVn

    V m. A total = A total (V1 + V2 + + Vn)

    n

    Por lo tanto:

    V m = (V1 + V2 + ..+ Vn)

    n

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    2. Mtodo grfico

    En este mtodo se usa la velocidad mxima, la que por el perfil de

    velocidades corresponde al radio igual a cero.

    Luego se haya el nmero de Reynolds mximo:

    , =

    Con este valor entramos a la grfica Vmedia/V mx vs NRe (vea apndice) y

    despus se calcula la velocidad media

    3. Mtodo de Integracin (regla trapezoidal)

    Se grfica las vpuntual vs r, el rea bajo la curva de esta grafica

    representa el caudal.

    Se realiza la integracin usando la ecuacin de la grfica:

    () = 2 + +

    = 2 [(2 + + )]5

    0

    Y luego

    =

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    18

    DETALLES EXPERIMENTALES

    El procedimiento que realizamos para determinar el experimento de Tubo de Pitot fue

    el siguiente:

    1. Se calibran tanto el manmetro en U como el manmetro

    de aceite; los cuales, el nivel del agua del manmetro de U

    tienen que coincidir en cada tubo. Para el manmetro de

    aceite, ste debe de coincidir con el punto donde se va a

    dar inicio a las lecturas.

    2. Luego encendemos el ventilador y ajustamos a la

    frecuencia a trabajar y esperamos unos minutos a que se

    regule el flujo de aire.

    3. Tomar lecturas del manmetro inclinado conforme se van

    variando los radios calculados de acuerdo al mtodo de

    reas equivalentes y luego tomando puntos adicionales.

    Paralelamente ir tomando las temperaturas del bulbo

    hmedo y seco con el psicmetro en la entrada de flujo del

    ventilador cada vez que se vara la frecuencia.

    4. Seguidamente medimos la longitud de la circunferencia del

    tubo por donde se desplaza el flujo de aire en el punto

    donde se encuentra la punta del tubo de pitot que mide las

    presiones totales.

    5. Para esta experiencia se realizaron mediciones a puerta

    abierta y cerrada el cual equivale a la vlvula de descarga al

    final de la tubera.

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    TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS

    TABLAS DE DATOS EXPERIMENTALES

    Tabla N1: Caractersticas del Equipo

    Datos Tomados

    Perm. Externo del tubo (m) 0.390

    Dim. Externo del tubo (m) 0.124

    Espesor del tubo (m) 0.005

    Dim. Interno del tubo (m) 0.114

    Fluido Aire Hmedo

    Coeficiente de Pitot 1.02

    Tabla N2: Manmetro Diferencial

    Datos para calcular la Densidad del Aceite

    Prueba Peso en gramos

    W. Picnmetro (g) W. Picnmetro + Aceite (g) W. Picnmetro + Agua (g)

    1 18.9817 40.7070 44.5357

    2 24.6774 68.9279 76.2160

    Tabla N3: Densidad del Aceite (Manmetro)

    Muestra (/) (/

    )

    1 847.6242 851.8203

    2 856.0163

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    PRIMERA CORRIDA:

    Tabla N4: Condiciones de Laboratorio

    Presin Atmosfrica (mmHg) 756

    Temp. Bulbo Seco (C) 25

    Temp. Bulbo Hmedo (C) 19.5

    Tabla N 5: Datos para una frecuencia de 10 Hz

    Puerta del Secador Abierta Puerta del Secador Cerrada

    Ri Radio

    (cm)

    H Esttica

    (cm H2O)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    H Esttica

    (cm H2O)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    -2.5 0.4 0.02 0.4 0.013

    R1 -1.8 0.4 0.022 0.4 0.015

    -1 0.4 0.023 0.4 0.017

    -0.5 0.4 0.025 0.4 0.018

    R0 0 0.4 0.026 0.4 0.018

    1 0.4 0.023 0.4 0.017

    R1 1.8 0.4 0.022 0.4 0.015

    2.5 0.4 0.02 0.4 0.014

    R2 3.2 0.4 0.019 0.4 0.01

    R3 4.1 0.4 0.018 0.4 0.008

    R4 4.8 0.4 0.012 0.4 0.005

    R5 5.4 0.4 0.009 0.4 0.001

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    21

    SEGUNDA CORRIDA:

    Tabla N6: Condiciones de Laboratorio

    Temp. Bulbo Seco (C) 21

    Temp. Bulbo Hmedo (C) 19.5

    Tabla N 7: Datos para una frecuencia de 30 Hz

    Puerta del Secador Abierta Puerta del Secador Cerrada

    Ri Radio

    (cm)

    H Esttica

    (cm H2O)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    H Esttica

    (cm H2O)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    -2.5 3 0.255 3.4 0.16

    R1 -1.8 3 0.279 3.4 0.175

    -1 3 0.3 3.4 0.185

    -0.5 3 0.305 3.4 0.191

    R0 0 3 0.308 3.4 0.2

    1 3 0.3 3.4 0.198

    R1 1.8 3 0.278 3.4 0.19

    2.5 3 0.269 3.4 0.173

    R2 3.2 3 0.228 3.4 0.165

    R3 4.1 3 0.188 3.4 0.16

    R4 4.8 3 0.152 3.4 0.13

    R5 5.4 3 0.102 3.4 0.082

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    22

    TERCERA CORRIDA:

    Tabla N8: Condiciones de Laboratorio

    Temp. Bulbo Seco (C) 22

    Temp. Bulbo Hmedo (C) 19.5

    Tabla N 9: Datos para una frecuencia de 50 Hz

    Puerta del Secador Abierta Puerta del Secador Cerrada

    Ri Radio

    (cm)

    H Esttica

    (cm H2O)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    H Esttica

    (cm H2O)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    -2.5 8.5 0.718 9.7 0.49

    R1 -1.8 8.5 0.77 9.7 0.525

    -1 8.5 0.819 9.7 0.555

    -0.5 8.5 0.837 9.7 0.58

    R0 0 8.5 0.849 9.7 0.59

    1 8.5 0.835 9.7 0.588

    R1 1.8 8.5 0.798 9.7 0.56

    2.5 8.5 0.75 9.7 0.529

    R2 3.2 8.5 0.69 9.7 0.515

    R3 4.1 8.5 0.625 9.7 0.431

    R4 4.8 8.5 0.512 9.7 0.348

    R5 5.4 8.5 0.34 9.7 0.245

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    23

    TABLAS DE CALCULOS Y RESULTADOS

    Primera corrida: Frecuencia 10Hz

    Tabla N10: Datos obtenidos de la Carta Psicomtrica

    Tabla N11: Aire Seco + Vapor de Agua = Aire Hmedo

    Temp. Bulbo Seco = 25 C Aire Seco Vapor de Agua Aire Hmedo

    Masa Molecular ( ) 28.9000 17.9994 28.7688

    Viscosidad (

    .) 0.0181 0.00986 0.02

    Densidad (

    ) - - 1.1753

    Humedad Absoluta (Kg Agua /Kg Aire Seco) 0.01218

    Volumen Especfico (m3 Aire Hmedo / Kg Aire Seco) 0.8612

    X (agua) 0.01203

    Y (aire) 0.98800

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    24

    MTODO DE LAS REAS EQUIVALENTES

    Tabla N12: Velocidad Promedio (Puertas del Secador Abiertas Y Cerradas)

    Puerta del Secador Abierta Puerta del Secador Cerrada

    Ri Radio (cm)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    H Dinmica

    (m aceite)

    Velocidad

    (m/s)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    H Dinmica

    (m aceite)

    Velocidad

    (m/s)

    R1 -1.8 0.022 0.0005588 2.8733 0.015 0.000381 2.3725

    R1 1.8 0.022 0.0005588 2.8733 0.015 0.000381 2.3725

    R2 3.2 0.019 0.0004826 2.6702 0.01 0.000254 1.9372

    R3 4.1 0.018 0.0004572 2.5990 0.008 0.0002032 1.7326

    R4 4.8 0.012 0.0003048 2.1220 0.005 0.000127 1.3698

    R5 5.4 0.009 0.0002286 1.8377 0.001 0.0000254 0.6126

    Velocidad promedio (m/s)

    Puerta abierta 2.4959

    Velocidad promedio (m/s)

    Puerta cerrada 1.7329

    Caudal (m3/s) 0.02592 Caudal (m3/s) 0.017999

    Nmero de Reynolds 18825.5 Nmero de Reynolds 13070.2

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    25

    MTODO GRFICO

    Tabla N13: Velocidad Promedio (Puertas del Secador Abiertas Y Cerradas)

    Puerta del Secador abierta Puerta del Secador cerrado

    Ri Radio (cm)

    Velocidad (m/s) Velocidad mxima

    (m/s) Velocidad (m/s)

    Velocidad

    mxima (m/s)

    -2.5 2.7395

    3.1236

    2.2087

    2.5590

    R1 -1.8 2.8733 2.3725

    -1 2.9378 2.5257

    -0.5 3.0629 2.5990

    R0 0 3.1236 2.5990

    1 2.9378 2.5257

    R1 1.8 2.8733 2.3725

    2.5 2.7395 2.2921

    R2 3.2 2.6702 1.9372

    R3 4.1 2.5990 1.7326

    R4 4.8 2.1220 1.3698

    R5 5.4 1.8377 0.6126

    Reynolds max 23559.62 Reynolds max 19602.79

    Vmedia / Vmax 0.805 Vmedia / Vmax 0.81

    V media (m/s) 2.5145 V media (m/s) 2.1052

    Q (m3/s) 0.0261 Q (m3/s) 0.0219

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    26

    MTODO INTEGRAL

    Tabla N14: Velocidad Promedio (Puertas del Secador Abiertas Y Cerradas)

    Puerta del Secador abierta Puerta del Secador cerrado

    Ri Radio (cm)

    Velocidad (m/s) Perfil de

    Velocidades V(r) Velocidad (m/s)

    Perfil de

    Velocidades V(r)

    -2.5 2.7395

    V(r) =

    - 414.55 r2

    + 1.4855 r

    + 3.0358

    2.2087

    V(r) = -

    645.04 r2

    + 1.4781 r

    + 2.6148

    R1 -1.8 2.8733 2.3725

    -1 2.9378 2.5257

    -0.5 3.0629 2.5990

    R0 0 3.1236 2.5990

    1 2.9378 2.5257

    R1 1.8 2.8733 2.3725

    2.5 2.7395 2.2921

    R2 3.2 2.6702 1.9372

    R3 4.1 2.5990 1.7326

    R4 4.8 2.1220 1.3698

    R5 5.4 1.8377 0.6126

    =

    ()

    (m3/s)

    0.0250

    =

    ()

    (m3/s)

    0.0167

    V media (m/s) 2.4074 V media (m/s) 1.6051

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    27

    Segunda corrida: Frecuencia 30Hz

    Tabla N15: Datos obtenidos de la Carta Psicomtrica

    Humedad Absoluta (Kg Agua /Kg Aire Seco) 0.0136

    Volumen Especfico (m3 Aire Hmedo / Kg Aire Seco) 0.852

    X (agua) 0.01342

    Y (aire) 0.98658

    Tabla N16: Aire Seco + Vapor de Agua = Aire Hmedo

    Temp. Bulbo Seco = 21 C Aire Seco Vapor de Agua Aire Hmedo

    Masa Molecular ( ) 28.9000 17.9994 28.7537

    Viscosidad (

    .) 0.0178 0.009755 0.02

    Densidad (

    ) - - 1.1897

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    28

    MTODO DE LAS REAS EQUIVALENTES

    Tabla N17: Velocidad Promedio (Puertas del Secador Abiertas Y Cerradas)

    Puerta del Secador Abierta Puerta del Secador Cerrada

    Ri Radio (cm)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    H Dinmica

    (m aceite)

    Velocidad

    (m/s)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    H Dinmica

    (m aceite)

    Velocidad

    (m/s)

    R1 -1.8 0.279 0.0070866 10.1749 0.175 0.004445 8.0584

    R1 1.8 0.3 0.00762 10.1567 0.19 0.004826 8.3967

    R2 3.2 0.228 0.0057912 9.1981 0.165 0.004191 7.8248

    R3 4.1 0.188 0.0047752 8.3524 0.16 0.004064 7.7053

    R4 4.8 0.152 0.0038608 7.5102 0.13 0.003302 6.9455

    R5 5.4 0.102 0.0025908 6.1522 0.082 0.0020828 5.5162

    Velocidad promedio (m/s)

    Puerta abierta 10.3557

    Velocidad promedio (m/s)

    Puerta cerrada 8.2165

    Caudal (m3/s) 0.1076 Caudal (m3/s) 0.0853

    Nmero de Reynolds 80475.8 Nmero de Reynolds 63851.8

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    29

    MTODO GRFICO

    Tabla N18: Velocidad Promedio (Puertas del Secador Abiertas Y Cerradas)

    Puerta del Secador abierta Puerta del Secador cerrado

    Ri Radio (cm)

    Velocidad (m/s) Velocidad mxima

    (m/s) Velocidad (m/s)

    Velocidad

    mxima (m/s)

    -2.5 9.7275

    10.6907

    7.7053

    8.6148

    R1 -1.8 10.1749 8.0584

    -1 10.5509 8.2854

    -0.5 10.6385 8.4187

    R0 0 10.6907 8.6148

    1 10.5509 8.5716

    R1 1.8 10.1567 8.3967

    2.5 9.9909 8.0122

    R2 3.2 9.1981 7.8248

    R3 4.1 8.3524 7.7053

    R4 4.8 7.5102 6.9455

    R5 5.4 6.1522 5.5162

    Reynolds max 83078.69 Reynolds max 66946.72

    Vmedia / Vmax 0.81 Vmedia / Vmax 0.81

    V media (m/s) 8.6595 V media (m/s) 6.9780

    Q (m3/s) 0.0899 Q (m3/s) 0.0725

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    30

    MTODO INTEGRAL

    Tabla N19: Velocidad Promedio (Puertas del Secador Abiertas Y Cerradas)

    Puerta del Secador abierta Puerta del Secador cerrado

    Ri Radio (cm)

    Velocidad (m/s) Perfil de

    Velocidades V(r) Velocidad (m/s)

    Perfil de

    Velocidades V(r)

    -2.5 9.7275

    V(r) =

    - 1546.7 r2

    + 3.0646 r

    + 10.726

    7.7053

    V(r) =

    - 1101.7 r2

    + 11.786 r

    + 8.5934

    R1 -1.8 10.1749 8.0584

    -1 10.5509 8.2854

    -0.5 10.6385 8.4187

    R0 0 10.6907 8.6148

    1 10.5509 8.5716

    R1 1.8 10.1567 8.3967

    2.5 9.9909 8.0122

    R2 3.2 9.1981 7.8248

    R3 4.1 8.3524 7.7053

    R4 4.8 7.5102 6.9455

    R5 5.4 6.1522 5.5162

    =

    ()

    (m3/s)

    0.0861

    =

    ()

    (m3/s)

    0.0750

    V media (m/s) 8.2866 V media (m/s) 7.2239

    Q (m3/s) 0.0861 Q (m3/s) 0.0750

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    31

    Tercera corrida: Frecuencia 50Hz

    Tabla N21: Aire Seco + Vapor de Agua = Aire Hmedo

    Temp. Bulbo Seco = 22 C Aire Seco Vapor de Agua Aire Hmedo

    Masa Molecular ( ) 28.9000 17.9994 28.7569

    Viscosidad (

    .) 0.0179 0.009782 0.02

    Densidad (

    ) - - 1.1863

    Tabla N20: Datos obtenidos de la Carta Psicomtrica

    Humedad Absoluta (Kg Agua /Kg Aire Seco) 0.0133

    Volumen Especfico (m3 Aire Hmedo / Kg Aire Seco) 0.8542

    X (agua) 0.01313

    Y (aire) 0.98687

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    32

    MTODO DE LAS REAS EQUIVALENTES

    Tabla N22: Velocidad Promedio (Puertas del Secador Abiertas Y Cerradas)

    Puerta del Secador Abierta Puerta del Secador Cerrada

    Ri Radio (cm)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    H Dinmica

    (m aceite)

    Velocidad

    (m/s)

    H Dinmica

    (in Aceite)

    H Dinmica

    (m aceite)

    Velocidad

    (m/s)

    R1 -1.8 0.77 0.019558 16.9259 0.525 0.013335 13.9761

    R1 1.8 0.798 0.0202692 17.2309 0.56 0.014224 14.4345

    R2 3.2 0.69 0.017526 16.0225 0.515 0.013081 13.8424

    R3 4.1 0.625 0.015875 15.2492 0.431 0.0109474 12.6633

    R4 4.8 0.512 0.0130048 13.8020 0.348 0.0088392 11.3788

    R5 5.4 0.34 0.008636 11.2473 0.245 0.006223 9.5475

    Velocidad promedio (m/s)

    Puerta abierta 15.0796

    Velocidad promedio (m/s)

    Puerta cerrada 12.6404

    Caudal (m3/s) 0.1566 Caudal (m3/s) 0.1313

    Nmero de Reynolds 116176.6 Nmero de Reynolds 97384.4

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    33

    MTODO GRFICO

    Tabla N23: Velocidad Promedio (Puertas del Secador Abiertas Y Cerradas)

    Puerta del Secador abierta Puerta del Secador cerrado

    Ri Radio (cm)

    Velocidad (m/s) Velocidad mxima

    (m/s) Velocidad (m/s)

    Velocidad

    mxima (m/s)

    -2.5 16.3444

    17.7730

    13.5022

    14.8161

    R1 -1.8 16.9259 13.9761

    -1 17.4562 14.3699

    -0.5 17.6470 14.6900

    R0 0 17.7730 14.8161

    1 17.6259 14.7909

    R1 1.8 17.2309 14.4345

    2.5 16.7047 14.0293

    R2 3.2 16.0225 13.8424

    R3 4.1 15.2492 12.6633

    R4 4.8 13.8020 11.3788

    R5 5.4 11.2473 9.5475

    Reynolds max 83078.69 Reynolds max 114145.99

    Vmedia / Vmax 0.82 Vmedia / Vmax 0.82

    V media (m/s) 14.5739 V media (m/s) 12.1492

    Q (m3/s) 0.1514 Q (m3/s) 0.1262

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    34

    MTODO INTEGRAL

    Tabla N24: Velocidad Promedio (Puertas del Secador Abiertas Y Cerradas)

    Puerta del Secador abierta Puerta del Secador cerrado

    Ri Radio (cm)

    Velocidad (m/s) Perfil de

    Velocidades V(r) Velocidad (m/s)

    Perfil de

    Velocidades V(r)

    -2.5 16.3444

    V(r) =

    - 2234 r2

    + 12.405 r

    + 17.864

    7.7053

    V(r) =

    - 1976.5 r2

    + 16.98 r

    + 14.918

    R1 -1.8 16.9259 8.0584

    -1 17.4562 8.2854

    -0.5 17.6470 8.4187

    R0 0 17.7730 8.6148

    1 17.6259 8.5716

    R1 1.8 17.2309 8.3967

    2.5 16.7047 8.0122

    R2 3.2 16.0225 7.8248

    R3 4.1 15.2492 7.7053

    R4 4.8 13.8020 6.9455

    R5 5.4 11.2473 5.5162

    =

    ()

    (m3/s)

    0.1521

    =

    ()

    (m3/s)

    0.1278

    V media (m/s) 14.6464 V media (m/s) 12.3015

    Q (m3/s) 0.1521 Q (m3/s) 0.1278

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    35

    Tabla N25: Cuadro Comparativo de Resultados Finales

    Frecuencia 10Hz

    Puertas del Secador Abiertas Puertas del Secador Cerradas

    Mtodos reas

    Equivalentes Grfico Integral

    reas

    Equivalentes Grfico Integral

    Instrumento

    Anemmetro

    V (m/s) 2.4959 2.5145 2.4074 1.7329 2.1052 1.6051 5.49

    Q (m3/s) 0.0259 0.0261 0.0250 0.017999 0.0219 0.0167 0.0570

    Frecuencia 30Hz

    Puertas del Secador Abiertas Puertas del Secador Cerradas

    Mtodos reas

    Equivalentes Grfico Integral

    reas

    Equivalentes Grfico Integral

    Instrumento

    Anemmetro

    V (m/s) 8.5907 8.6595 8.2866 7.4078 6.9780 7.2239 15.75

    Q (m3/s) 0.0892 0.0899 0.0861 0.0769 0.0725 0.0750 0.1636

    Frecuencia 50Hz

    Puertas del Secador Abiertas Puertas del Secador Cerradas

    Mtodos reas

    Equivalentes Grfico Integral

    reas

    Equivalentes Grfico Integral

    Instrumento

    Anemmetro

    V (m/s) 15.0796 14.5739 14.6464 12.6404 12.1492 12.3015 25.6

    Q (m3/s) 0.1566 0.1514 0.1521 0.1313 0.1262 0.1278 0.2659

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    36

    DISCUSIN DE RESULTADOS

    A travs del laboratorio de Pitometra se observ que en el punto medio, se mide

    una mxima para una misma potencia. A medida que aumenta el radio,

    disminuye la .

    Al aumentar las frecuencias del flujo de aire, se observa que aumenta

    para un mismo radio. A la vez, para un mismo radio, vara dependiendo si

    la puerta del secador est abierta o cerrada. Si la puerta del secador estuviera

    cerrada habra menor flujo de aire y por consecuencia menor presin dinmica

    puesto que el aire se acumulara en el secador; si la puerta del secador estuviera

    abierta el flujo de aire aumenta y por lo tanto la presin dinmica tambin

    aumenta.

    La variacin de es insignificante al variar los radios para una misma

    frecuencia, por lo cual se considera constante. Esto se debe a que

    no vara con el cambio de radios o velocidades, pero s con el cambio de

    frecuencias, y tambin si la puerta del secador se encuentra abierta o cerrada;

    esto se debe a que si la puerta del secador estuviese cerrada la acumulacin de

    aire dentro de l crea mayor presin, y esta presin se ve reflejada en el

    manmetro de agua que mide presin esttica.

    A travs de las grficas halladas, es posible notar las curvas de forma achatada, lo

    cual refleja un comportamiento turbulento del fluido, es decir, el aire; a pesar de

    la tendencia achatada de las curvas, la tendencia que ms se acerca es la polinomial

    cuadrtica, donde la Vmax se da en el centro de la parbola cuando r =0, adems

    los radios r y r representan una similar velocidad.

    Se observa a travs de datos experimentales que es inversamente

    proporcional con el radio para una misma frecuencia. Por otro lado, en la ecuacin

    de velocidad, es directamente proporcional a la velocidad, lo cual se

    observa tambin en las tablas de resultados obtenidos.

    Comparando los tres mtodos en nuestro caso, vemos que las velocidades para cada

    mtodo son similares lo cual implica que cualquier mtodo es aceptable porque nos

    resultan una velocidad aproximada entre ellos.

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    Tambin cabe resaltar que el mtodo de reas equivalentes restringe la medida de

    varios puntos para el perfil de velocidades a diferencia de los otros mtodos que

    aceptan varios puntos a diferentes radios.

    Con respecto al anemmetro los valores obtenidos son muy diferentes a las

    velocidades halladas en los mtodos esto se debe a que dichos valores

    (anemmetro) se midieron modificando la salida del secador acoplando esta salida

    al dimetro del anemmetro adems de esto se modific de una salida vertical a

    una horizontal y en consecuencia se vio reflejado en los resultados con una mayor

    velocidad ya que esta salida no tubo ninguna obstruccin en la salida excepto solo

    por las aspas del anemmetro y las pocas perdidas por friccin en el envase de

    plstico modificado.

    Tambin se debe a que la velocidad con el anemmetro fue medida en la salida

    superior secador presentando menor dimetro y por lo tanto haciendo que el aire

    salga con mayor velocidad.

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    CONCLUSIONES

    De los resultados obtenidos en esta prctica, se concluye que:

    1.- La velocidad del aire es mayor al disminuir la distancia radial, obteniendo

    el valor mximo en el centro de la tubera. es inversamente

    proporcional con el radio para una misma frecuencia, y es menor cuando

    la puerta del secador est cerrada que cuando est abierta.

    2.- Las curvas obtenidas muestran una parbola achatada lo cual nos indican

    que pertenecen a flujos turbulentos, en este caso, el flujo de aire.

    3.- En este caso no es factible comparar las medidas del anemmetro con

    las de los mtodos porque el punto de medida de velocidad no se

    encuentra con el mismo dimetro de donde est el tubo de Pitot.

    4.- Utilizando cualquiera de estos tres mtodos se obtienen velocidades

    aproximadas entre si lo cual refleja que cualquiera de los tres mtodos

    se puede aplicar para determinar la velocidad.

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    RECOMENDACIONES

    1.- Para un mejor resultado se recomienda tomar una mayor cantidad de

    puntos para representar la distancia radial.

    2.- Se debe verificar que el tubo de Pitot est en buenas condiciones y que

    no se encuentre desviado.

    3.- Las medidas de lecturas para Hdinmica y Hesttica se deben tomar

    pasado ciertos minutos, para que estn correctamente estabilizados y no

    se produzcan errores al ser ledos.

    4.- Antes de realizar cualquier medicin al flujo de aire dentro del tubo,

    esperar prudencialmente un momento para que el flujo de aire se

    estabilice dentro del tubo una vez encendido el ventilador.

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    REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

    1. Robert L. Mott, Mecnica de fluidos, sexta edicin, Pearson Educacin,

    Mxico, 2006; pg 256-257.

    2. Laboratorio de Mecnica de fluidos, Caudalmetros y tubo de Pitot,

    TECNUM; pg. 6

    3. Ranald V. Giles, Mecnica de los Fluidos e hidrulica; pg. 96 133.

    4. Claudio Mataix, Mecnica de fluidos y mquinas hidrulicas segunda

    edicin, ediciones del castillo S.A. Madrid; pg. 77-80.

    5. Ruiz, A.A. Tubo Pitot subdireccin general de administracin del agua;

    Pg. 6.

    6. http://www.tecnoficio.com/docs/doc17.php

    7. http://www.conagua.gob.mx/conagua07/noticias/tubo_pitot.pdf

    8. http://www.engineeringtoolbox.com/pitot-tubes-d_612.html

    9. Carta psicomtrica del aire the psycho tool, producto de SQUARE

    ONE; www.squ1.com; [email protected].

    10. Base de datos del agua lquida, vapor y lquido subenfriado y

    sobrecalentado Chemicalogic corporation.

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    APNDICE

    GRFICAS

    METODO INTEGRAL

    Grfica # 1: () . (( ) )

    y = -414.55x2 + 1.4855x + 3.0358R = 0.9552

    y = -1546.7x2 + 3.0646x + 10.726R = 0.9933

    y = -2234.2x2 + 12.405x + 17.864R = 0.9676

    0.0

    2.0

    4.0

    6.0

    8.0

    10.0

    12.0

    14.0

    16.0

    18.0

    20.0

    -0.0575 -0.0375 -0.0175 0.0025 0.0225 0.0425

    V (

    m/s

    )

    r (m)

    METODO INTEGRAL- PUERTA ABIERTA

    C1-10 Hz C2-30 Hz C3-50 Hz

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    Grfica # 2: () . (( ) )

    y = -645.04x2 + 1.4781x + 2.6148R = 0.9742

    y = -1101.7x2 + 11.786x + 8.5934R = 0.9215

    y = -1976.5x2 + 16.98x + 14.918R = 0.9725

    0.0

    2.0

    4.0

    6.0

    8.0

    10.0

    12.0

    14.0

    16.0

    18.0

    20.0

    - 0 . 0 5 7 5 - 0 . 0 3 2 5 - 0 . 0 0 7 5 0 . 0 1 7 5 0 . 0 4 2 5

    V (

    m/s

    )

    r (m)

    METODO INTEGRAL - PUERTA CERRADA

    C1-10 Hz C2-30 Hz C3-50 Hz

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    METODO AREAS QUIVALENTES

    Grfica # 3: () . (( ) )

    y = -446.57x2 + 2.8163x + 3.0518R = 0.9485

    y = -1548.2x2 + 3.1999x + 10.71R = 0.9905

    y = -2497.7x2 + 21.134x + 18.032R = 0.955

    0.0

    2.0

    4.0

    6.0

    8.0

    10.0

    12.0

    14.0

    16.0

    18.0

    20.0

    - 0 . 0 5 7 5 - 0 . 0 3 2 5 - 0 . 0 0 7 5 0 . 0 1 7 5 0 . 0 4 2 5

    V (

    m/s

    )

    r (m)

    METODO AREAS EQUIVALENTES - PUERTA ABIERTA

    C1-10 Hz C2-30 Hz C3-50 Hz

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    Grfica # 4: () . (( ) )

    y = -645.04x2 + 1.4781x + 2.6148R = 0.9742

    y = -1101.7x2 + 11.786x + 8.5934R = 0.9215

    y = -1976.5x2 + 16.98x + 14.918R = 0.9725

    0.0

    2.0

    4.0

    6.0

    8.0

    10.0

    12.0

    14.0

    16.0

    18.0

    20.0

    - 0 . 0 5 7 5 - 0 . 0 3 2 5 - 0 . 0 0 7 5 0 . 0 1 7 5 0 . 0 4 2 5

    V (

    m/s

    )

    r (m)

    METODO INTEGRAL - PUERTA CERRADA

    C1-10 Hz C2-30 Hz C3-50 Hz

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    COMPARACIN DE PERFILES A A PUERTAS ABIERTA Y CERRADA A UN SOLA FRECUENCIA Grfica # 5: () . ( ) Grfica # 6: () . ( )

    y = -414.55x2 + 1.4855x + 3.0358R = 0.9552

    y = -645.04x2 + 1.4781x + 2.6148R = 0.9742

    0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    - 0 . 0 5 7 5 0 0 . 0 5 7 5

    V (

    m/s

    )

    r (m)

    METODO INTEGRAL - 10 Hz

    P.ABIERTA P.CERRADA

    y = -1546.7x2 + 3.0646x + 10.726R = 0.9933

    y = -1101.7x2 + 11.786x + 8.5934R = 0.9215

    0.0

    2.0

    4.0

    6.0

    8.0

    10.0

    12.0

    - 0 . 0 5 7 5 0 0 . 0 5 7 5

    V (

    m/s

    )

    r (m)

    METODO INTEGRAL - 30 Hz

    P.ABIERTA P.CERRADA

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    46

    Grfica # 7: () . ( ) Grfica # 8: () . ( . . )

    y = -0.2234x2 + 0.1241x + 17.864R = 0.9676

    y = -0.1977x2 + 0.1698x + 14.918R = 0.9725

    0.0

    2.0

    4.0

    6.0

    8.0

    10.0

    12.0

    14.0

    16.0

    18.0

    - 5 . 7 5 0 5 . 7 5

    V (

    m/s

    )

    r (m)

    METODO INTEGRAL - 50 Hz

    P.ABIERTA P.CERRADA

    y = -446.57x2 + 2.8163x + 3.0518R = 0.9485

    y = -670.45x2 + 2.5533x + 2.6164R = 0.9573

    0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    - 0 . 0 5 7 5 0 0 . 0 5 7 5

    V (

    m/s

    )

    r (m)

    METODO AREAS EQUIVALENTES -10 Hz

    P.ABIERTA P.CERRADA

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    47

    Grfica # 9: () . ( . . ) Grfica # 10: () . ( . . )

    y = -1548.2x2 + 3.1999x + 10.71R = 0.9905

    y = -1269.1x2 + 17.065x + 8.7233R = 0.9017

    0.0

    2.0

    4.0

    6.0

    8.0

    10.0

    12.0

    - 0 . 0 5 7 5 0 0 . 0 5 7 5

    V (

    m/s

    )

    r (m)

    METODO AREAS EQUIVALENTES - 30 Hz

    P.ABIERTA P.CERRADA

    y = -2497.7x2 + 21.134x + 18.032R = 0.955

    y = -2265.2x2 + 26.295x + 15.11R = 0.9719

    0.0

    2.0

    4.0

    6.0

    8.0

    10.0

    12.0

    14.0

    16.0

    18.0

    20.0

    - 0 . 0 5 7 5 0 0 . 0 5 7 5

    V (

    m/s

    )

    r (m)

    METODO AREAS EQUIVALENTES -50 Hz

    P.ABIERTA P.CERRADA

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    48

    IMGENES

    Imagen N1 EQUIPO DE LA EXPERIENCIA TUBO DE PITOT

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    49

    Imagen N2 Mtodo grfico

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    50

    EJEMPLOS DE CLCULOS

    Aplicacin: Corrida de 10 Hz, con la Puertas del Secador Abiertas

    1.- Clculo de la Densidad del Aire Hmedo:

    Segn la siguiente relacin:

    . = 1 + ..

    . . . . ()

    Donde:

    .: Densidad de aire hmedo

    . : Humedad Absoluta

    . : Volumen Especfico

    Para una temperatura de bulbo seco de 25 C y una temperatura de bulbo hmedo de

    19.5C, de la Carta Psicomtrica del Aire, se obtienen los siguientes valores:

    . . = 0.01218 /

    = 0.8612 3 /

    Reemplazando en la relacin

    . =

    1 + 0.01218 Kg agua/Kg aire seco0.8612 m3 aire hmedo/ Kg aire seco

    . =

    1.01218 Kg aire hmedo/Kg aire seco0.8420m3 aire hmedo/ Kg aire seco

    . = 1.1753 /3

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    51

    2.- Clculo de la Densidad del fluido manomtrico (Aceite) a 25C:

    Por el mtodo del picnmetro:

    25 =

    + +

    25

    Donde:

    Wpicnmetro = 18.9817 g W picnmetro + agua =44.5357 g

    W picnmetro + aceite = 40.7070 g agua a 25C = 997.003 Kg/m3

    25 =

    40.707018.9817

    44.535718.9817997.003 /3

    25 = 847.6242 /3

    Promediando con los resultados de la Muestra 2:

    25 = 856.0163 /3

    3.- Clculo de la Viscosidad del Aire Hmedo:

    1

    =

    +

    =. .

    1 + . .

    = 1

    Donde: : Viscosidad X : Relacin msica

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    52

    =0.01218 Kg vapor.agua/Kg aire seco

    1+0.01218 Kg vapor.agua/Kg aire seco

    =0.01218 . /

    1.01218 /

    =0.01203 . /

    = 1 0.01203 . /

    =0.9880 /

    1

    =

    0.01203

    9.8608 106/. +

    0.9880

    1.81 105/.

    = 1.79 10

    5/.

    MTODO DE REAS EQUIVALENTES

    4.- Clculo de la Velocidad Media y Caudal:

    reas impares:

    = 2 1

    2 . ()

    Donde

    reas pares:

    =

    ()

    Donde =0.0575 m

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    53

    Para hallar los radios requeridos para la medicin pitomtrica, para N=5 se hace uso

    de la ecuacin ():

    1 = 5.75 2 1

    10

    1 = 1.8

    Se realiza as sucesivamente para los siguientes radios.

    5.- Clculo de la Velocidad Puntual:

    1 = 2 (

    ) . . . ()

    En la corriente de entrada de flujo, la Temperatura de bulbo seco es 25C y la

    temperatura de bulbo hmedo de 19.5C. DATOS R1 = 1.8 cm

    aceite = 851.8203 Kg/m3

    aire hmedo = 1.1753 Kg/m3

    H aceite = 0.15 in

    Cpitot = 1.02

    g =9.81 m/s2

    Entonces, reemplazando datos

    1 = 1.022 9.81

    2 0.022

    0.0254

    1(

    851.8203 1.1753

    1.1753)

    =2.8733 /

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    54

    Velocidades Media para 10 Hz:

    =

    =1

    En la corriente de entrada de flujo, la temperatura de bulbo seco es 25C y la

    temperatura de bulbo hmedo de 19.5C.

    =(2.8733 + 2.8733 + 2.6702 + 2.5990 + 2.1220 + 1.8377)

    6

    = 2.4959 /

    Entonces, el caudal es: = 2

    = (0.0575)2 2.4959 /

    = 0.0259247 3/

    Para el clculo del Nmero de Reynolds se usa la siguiente expresin:

    =

    Donde: : Densidad del fluido (aire hmedo)

    : Velocidad promedio del fluido (aire hmedo)

    : Dimetro interno del tubo

    : Viscosidad del fluido (aire hmedo)

    =1.1753 Kg/m3

    2.4959 0.115

    1.79 105/.

    = 18825.5009

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    55

    MTODO GRFICO

    Se emplea el resultado de Velocidad Mxima del fluido, ste se registra a = 0.

    =3.1236

    Se calcula el

    =..

    .

    =1.1753

    Kgm3 . 3.1236

    . 0.115

    1.79 105/.

    = 23559.62

    Se trata de un flujo netamente turbulento, por ello empleando la Imagen # 2 del

    Apndice, se obtiene la siguiente razn:

    = 0.81

    Despejando la Velocidad Media y reemplazando la Velocidad Mxima:

    = 0.81 3.1236

    = .

    Calculando el Caudal:

    = . 2

    = 2.5145 . (0.057 )

    2

    = .

  • LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA I

    TUBO DE PITOT

    GRUPO A

    56

    MTODO DE INTEGRACIN

    Para usar este mtodo, se procedi a trazar las Grficas V(r) vs. r

    (Ver Apndice: Grficas), la cual tiene una tendencia cuadrtica.

    = 2 ()

    0

    Para 10 Hz, puertas abiertas, se tiene la respectiva ecuacin cuadrtica:

    () = 414.55 r 2 + 1.4855 + 3.0358

    Reemplazando en la ecuacin del caudal

    = 2 [(414.55 r 2 + 1.4855 + 3.0358)]

    0

    = 2 [(414.553 + 1.4855 2 + 3.0358 )]0.0575

    0

    = 2 [{(414.55 (0.0575)4

    4+ 1.4855 x

    (0.0575)3

    3 + 3.0358

    (0.0575)2

    2) 0}]

    = . /

    La Velocidad Media es:

    =

    2

    =0.0250 3/

    (0.0575)2

    = . /