UNIVERSIDAD DE ORIENTE

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO DE ANZOTEGUI

ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIA APLICADA

DEPARTAMENTO DE MECNICA

LABORATORIO DE INGENIERA MECNICA I

PRCTICA # 4

MEDICIN DE VELOCIDAD

PROFESOR: BACHILLERES:LINO CAMARGO MNDEZ RONALD C.I.:19716630

MNDEZ RAFAEL LEONARDO PINTO C.I.:19709912

WILLIAM RODRGUEZ C.I.:19841427

BARCELONA, 08 DE NOVIEMBRE DE 2013

RESUMENEste informe trata de introducir al lector en el uso experimental de algunos instrumentos utilizados en la medicin de velocidad de un fluido por lo que se realiza de forma experimental la obtencin de medidas de revoluciones por segundos, usando el tacmetro y estroboscopio. Mediante un procedimiento mas adelante explicado y el cual nos permite obtener datos suficientes para elaborar la curva de calibracin del estroboscopio y concluir al respecto. Se reconocern varios instrumentos de medicin de velocidad angular como lo son: el tacmetro y la lmpara estroboscpica, se experimentara con ellos tomando medidas con ambos instrumentos y as haremos la calibracin del estroboscopio familiarizndonos con ellos y de cierta forma con la relacin de la velocidad angular y lineal.

INDICE

pg.

Resumen....................................................................................................ii Introduccin...............................................................................................1 Objetivo......................................................................................................2

Planteamiento del problema.......3

Marco Terico.................................................................................4

Materiales y equipos.................................................................................7

Desarrollo experimental...........................................................................8

Resultados...........................................................................9

Anlisis de Resultados...........................................................................11

Conclusiones y Recomendaciones.......................................................14

Bibliografa............15

Apndice A.....16

Apndice B.....18

INTRODUCCION

En la actualidad existen diferentes formas de medir la velocidad de un fluido, pero en este informe tocaremos algunos instrumentos bsicos (tacmetro y el estroboscopio) cuyo funcionamiento es imprescindible ser conocido por todo ingeniero. El informe aqu presentado habla un poco de puntos como las diferentes formas de cmo medir la velocidad con los aparatos suministrados para el ensayo (existentes en el laboratorio).

Tambin se presentan las grficas de curvas de calibracin del estroboscopio respecto al instrumento tomado como patrn, y las curvas de ajuste de los dos instrumentos de medicin utilizados, lo que nos servir como experiencia a la hora de utilizar dichos instrumentos de medicin tomando en cuenta su precisin de medida.

Es importante estar en completo conocimiento de esta variable fsica de gran importancia tanto en la vida cotidiana como e procesos industriales. Por medio de ella conocemos muchos aspectos de un proceso. La rapidez, frecuencia, el periodo estn relacionadas intrnsecamente con la velocidad, por eso en esta prctica se busca habituar al estudiante con la medicin la velocidad y con los diferentes instrumentos utilizados con tal fin, entre ellos encontramos el tacmetro y la lmpara estroboscpica, los cuales nos servirn para calcular las revoluciones por minutos a las que gira determinado eje. El tacmetro es un instrumento muy prctico y liviano el cual puede ser portado como un cronometro cualquiera se utiliza por contacto directo con el eje y este representa las revoluciones en una escala graduada, y la lmpara un instrumento grande con forma de linterna mide por medio de un efecto visual el cual har que podamos identificar las revoluciones a las que gira igualando la frecuencia de esta lmpara a la velocidad con que gira el eje. De esta forma lograremos conocer dichos instrumentos y su correcto uso en cada una de las situaciones donde se requiera.El procedimiento que se sigue, nos permite obtener suficientes datos con todos los instrumentos para poder construir estas curvas comparativas.

OBJETIVOS

General:Familiarizar al estudiante con los diferentes medidores de velocidad angular que se usan normalmente en la ingeniera.

Especficos:1. Identificar el principio de funcionamiento de los diferentes instrumentos utilizados en el laboratorio.2. hacer curvas de calibracin de los instrumentos seleccionados.

3. Calcular el porcentaje de error de los diferentes instrumentos de medicin.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La finalidad de esta prctica es familiarizar al estudiante con los medidores de velocidad angular que se usan normalmente en la ingeniera, aprender sus funcionamientos y realizar sus respectivas graficas de calibracin; para ello se utilizaron dos instrumentos de medicin de velocidad angular, el tacmetro y el estroboscopio. A partir de 5 medidas realizadas se construy una curva de calibracin tomando como instrumento patrn al tacmetro y al estroboscopio como instrumento a calibrar. A simple vista puede que el estroboscopio parezca el instrumento patrn y el tacmetro de mano el instrumento a calibrar, pero es preferible usar este ltimo como instrumento patrn ya que al momento de realizar las medidas con el estroboscopio stas dependen en gran parte de la capacidad del individuo para manipularlo.MARCO TEORICO-Explique el principio de funcionamiento del Contador de revolucionesUn contador de revoluciones es un instrumento de medicin que se encarga de determinar el nmero de giros o vueltas realizadas por el eje en estudio. Estos se suelen apoyar en diversos principios bien sea mecnicos, pticos o elctricos. Como principios de funcionamiento hay varios, dependiendo su aplicacin entre los cuales encontramos:

Tipo reflectivos: Se pone un pedazo de cinta reflectiva en el eje a medir y el instrumento detecta la reflexin de un haz y cuenta las veces que la cinta pasa y se indica por unidad de tiempo, generalmente todos estos instrumentos cuentan con una llamada base de tiempo.

De rueda o de contacto: que consiste en una rueda que se apoya en un eje y mide el nmero de vueltas realizadas, con la conversin adecuada a la relacin de dimetros rueda - eje se calcula la velocidad del eje.

Los que se acoplan al eje y generan una seal elctrica cuya frecuencia es proporcional a las revoluciones. De ste tipo se encuentran pticos que generan una seal cuadrada por el paso de un agujero o ranura frente a un sensor ptico electromagntico que no es ms que un pequeo generador para obtener la seal. Otro principio de funcionamiento es la variacin de campo electromagntico inducido cuando el sensor detecta el paso de un diente de engranaje o una chaveta. Generalmente los contadores de revoluciones, solo cuentan los giros en un determinado intervalo de tiempo, luego multiplican la cantidad obtenida por una constante para obtener el valor en la medida deseada.-Explique el principio de funcionamiento del Tacmetro o taqumetro as como los diferentes tipos de Tacmetro.

Los tacmetros o taqumetros basan su funcionamiento en el conteo de la cantidad de pulsos elctricos por unidad de tiempo, utilizando algn procedimiento de generacin de esos pulsos proporcionales a la velocidad de giro de la pieza, cuya velocidad se quiere medir.

En algunos casos, se utilizan directamente los pulsos generados por alguna de las partes del vehculo, como el sistema de encendido.

El sistema de medicin de velocidad de giro se compone de dos partes generales:

Un dispositivo generador de pulsos en cantidad proporcional al giro.

Un indicador contador de esos pulsos por unidad de tiempo, calibrado en velocidad de giro, es decir, revoluciones por minuto (RPM).

El dispositivo indicador final puede ser tanto digital como analgico (aguja indicadora).

Un pequeo generador de pulsos elctricos de imanes permanentes, se acopla a la pieza cuya velocidad de rotacin queremos medir, este generador puede producir uno ms pulsos por cada vuelta de la pieza. La seal de salida del generador se conecta a un dispositivo electrnico que cuenta los pulsos por unidad de tiempo, y muestra la indicacin correspondiente a esta velocidad, en la escala analgica o en una pantalla digital.

Tipos de Tacmetros

a) De magnitud: La base de su funcionamiento es simple, la cantidad de voltaje producido se basa nicamente en la velocidad resultante. Estos tipos de tacmetros tambin son capaces de proporcionar la direccin de rotacin junto con la velocidad. En este grupo se encuentran dos tipos principales, el Tacmetro Generador CD y el Tacmetro Drag Cup.

Tacmetro Generador CD: Con el campo magntico constante, el voltaje generado es proporcional a la velocidad del eje. Es por tanto posible conectar el eje del tacmetro al eje al cual se le quiere medir la velocidad, aplicar el voltaje y calibrar el medidor en trminos de r.p.m. Una caracterstica interesante de un tacmetro generador CD es que la polaridad del voltaje generado se invierte si la direccin de rotacin se invierte.

Tacmetros Drag Cup o Rotor de Metal No Magntico: Un tacmetro Drag Cup tiene dos conjuntos de devanados en su estator y en un ngulo recto uno con respecto al otro, el rotor no es un rotor jaula de ardilla sino un cilindro de cobre hueco denominado copa, con un ncleo interior de hierro laminado, el cual no hace contacto con la copa. La copa est unida a eje de entrada del tacmetro y rota a la velocidad que se quiere medir.

b) De frecuencia: En el dominio de los tacmetros de frecuencia, hay tres tipos principales: el Tacmetro CA de Campo Rotatorio, el Tacmetro de Rotor Dentado y el Tacmetro de Captador Fotoelctrico. El campo de rotacin y los tacmetros rotor dentado generan una forma de onda el tipo de clula fotoelctrica utiliza un disco giratorio con ventanas que permiten luz en cada ventana mientras el disco gira. En ltima instancia, este proceso produce un pulso en la clula fotoelctrica cuando la luz incide. Estos nombres no son aceptados universalmente, pero describen el funcionamiento de los diferentes tacmetros bastante bien.

c) El Tacmetro ptico: mide con precisin la velocidad rotatoria (rpm) usando un haz de luz visible, puede ser usado a una distancia de hasta 8 metros en un elemento rotatorio. La construccin robusta, portabilidad y caractersticas notables del tacmetro ptico, lo hacen la opcin ideal para el departamento de mantenimiento, operadores de maquinas y varias otras aplicaciones en maquinarias.

d) El Tacmetro de Contacto: mide con precisin la velocidad rotatoria y de superficies, as como longitud. El interruptor incorporado del selector permite que el usuario exhiba lecturas en una amplia variedad de unidades de medidas. La medicin con contacto se lleva a cabo por medio de un adaptador mecnico con cabeza o con rueda de medicin.

Este tipo de instrumentos son ptimos para establecer las revoluciones de maquinas, piezas e instalaciones giratorias como cintas transportadoras, motores, mecanismos accionados por correas, entre otros.

Explique el principio de funcionamiento del EstroboscopioEl estroboscopio es un instrumento inventado por el matemtico e inventor austraco Simn von Stampfer hacia 1829, que permite visualizar un objeto que est girando como si estuviera inmvil o girando muy lentamente. Este principio es usado para el estudio de objetos en rotacin o vibracin, como las partes de mquinas y las cuerdas vibratorias. En la actualidad el estroboscopio se utiliza para verificar la velocidad de giro de mquinas y motores de diversas clases, sin necesidad de efectuar acoplamiento elctrico o mecnico alguno.

En esencia un estroboscopio est dotado de una lmpara, normalmente del tipo de descarga gaseosa de xenn, similar a las empleadas en los flashes de fotografa, con la diferencia de que en lugar de un destello, emite una serie de ellos consecutivos y con una frecuencia regulable. Si tenemos un objeto que est girando a N revoluciones por minuto y regulamos la frecuencia del estroboscopio a N destellos por minuto e iluminamos con l al objeto giratorio, ste, al ser iluminado siempre en la misma posicin, aparecer a la vista como inmvil.

Si la frecuencia de los destellos no coincide exactamente con la de giro, pero se aproxima mucho a ella, veremos el objeto moverse lentamente, adelante o atrs segn que la frecuencia de destello del estroboscopio sea, respectivamente, inferior o superior a la de giro.

Es decir, se basa en que al igualar la frecuencia de intermitencia del haz de luz con la frecuencia de giro del eje, se tendr, por lo tanto la velocidad angular de este por comparacin. Para lograr esto es necesario colocar una marca en el eje, el cual servir como punto de referencia, pues al igualar la frecuencia dicho punto parecer esttico.MATERIALES Y EQUIPOS Banco de prueba: AIR CONDITIONING LABORATORY UNIT

Marca: P.A Hilton LTD Engineers King somborne, hants, England.

Serial: 5756 Tacmetro o taqumetro.

Apreciacin: - Interna = 10 rpm

- Externa = 2 rpm

Lmpara estroboscpica. (Monarca).

Apreciacin: 1 rpm

DESARROLLO EXPERIMENTAL Utilizar los instrumentos facilitados por el laboratorio. Tomamos 5 mediciones con el tacmetro se promedia y con el se obtiene nuestro primer dato.

Luego se toma la primera medida con el estroboscopio haciendo incidir la luz hacia el aparato giratorio y graduarlo hasta el ultimo mencionado se detenga.

Se aumenta la velocidad del aparato y se repiten los mismos pasos anteriores.

Los pasos siguen repitindose segn la cantidad de datos que solicite el profesor del laboratorio.

Luego de esto obtendramos los datos suficientes para realizar las curvas solicitadas.

RESULTADOSTabla1: Datos experimentales

N de medidas Tacmetro (rpm)Estroboscopio (rpm)

1530565

21000938

311101116

411301135

511501145

Grafica 1: tacmetro vs. Estroboscopio ANALISIS DE RESULTADOS

Al observar las curvas de la grfica se puede decir que se encontr una gran similitud entre las medidas tomadas por el estroboscopio y el tacmetro, e incluso algunos dieron casi la misma medida. Sin embargo hay ciertos puntos en los que se notoriamente una desviacin o precipitacin, si se quiere, despreciable. Esto es porque dicha desviacin pudiera ser el error propiamente del individuo al ser tomada la medida, ya que las medidas tomadas por los instrumentos utilizados fueron bastantes dependientes, esto quiere decir que dependan de la apreciacin de cada persona.

Estos instrumento son un poco complicados de entender pero de fcil manejo a la hora de usarlos, aunque de por si esta la falta de experiencia propia del individuo; Ya que el tacmetro debe introducirse en el eje con mucha precisin y cuidado de lo contrario simplemente puede arrojar un resultado incorrecto al no ponerlo a trabajar al momento que se debe. Por otra lado el estroboscopio presenta un margen de error extra al de su apreciacin debido a que trabaja con un flash de luz el cual tiene que ser captado por nosotros, tambin se une el mantenimiento fijo apuntando al eje a su vez ir calibrando hasta obtener la medida deseada y como la medida es tomada a la vista de cada estudiante, no es precisa para todos, ya que cada ser humano no tiene la misma precisin ptica.Despus de haber realizado esta prctica, particularmente me pareci que el tacmetro es mejor debido a su comodidad y su practicidad a la hora de tomar medidas de velocidades. Todos estos aspectos tuvieron importancia a la hora de arrojar los resultados.Ronald Mndez, C.I.: 19716630

ANALISIS DE RESULTADOS

En la siguiente practica se tomaron un conjunto de datos utilizando dos instrumentos de medidas de velocidad para determinar la velocidad del eje de ventilador en RPM, con esto datos obtenidos experimentalmente con ambos instrumentos se puede decir que a una velocidad determinada, ambos instrumentos arrojaron valores distintos; esto es debido a que el tacomentro es un instrumento de medicin por contacto que tiene que ajustarse buen al eje para obtener la medida de forma analgica, mientras que el estroboscopio es una luz que se proyecta al ventilador y se va graduando hasta detener la revolucin, de esta manera analizando las apreciaciones de ambos instrumentos, el estroboscopio tiene mayor precisin que el tacmetro. Por otro lado la grafica de calibracin obtenida con los datos de ambos instrumentos se ajusta a una aproximada lnea recta lo cual significa el margen de error humano y del aparato que hay en ellos pero son parecidosLeonardo Pinto, C.I.: 19709912ANALISIS DE RESULTADOSMediante las curvas de la grafica que arrojaron los resultados que fueron tomados por el tacmetro y el estroboscopio se encontr una similitud entre las medidas arrojando resultados parecidos algunos dieron casi la misma medida y otros cerca. En dicha prctica hubo errores, esto es debido a que hubieron bachilleres que no tenan una completa experiencia a la hora de manipular dichos instrumentos, luego de haber realizado la prctica se pudo apreciar que el tacmetro es ms fcil de manipular que el estroboscopio para la toma de estas velocidadesWilliam Rodrguez, C.I.:19841427CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones: Se demostr que se puede medir la velocidad angular de un eje midiendo el nmero de revoluciones del mismo mediante unos instrumentos de medicin como lo son el tacmetro y el estroboscopio. A pesar de que el estroboscopio posee una menor apreciacin que el tacmetro, este ltimo se utiliz como instrumento patrn para realizar la calibracin debido a que las medidas tomadas con el estroboscopio depende, en gran parte, de la apreciacin humana. La lmpara estroboscpica no necesita tener contacto con el eje giratorio mientras que el tacmetro si lo necesita por lo tanto se considera mas preciso La fidelidad del resultado del estroboscopio depende de la calibracin del instrumento. El tacmetro en comparacin con el estroboscopio es mucho mejor de utilizar, debido a su comodidad y su practicidad a la hora de tomar medidas.Recomendaciones:

Es importante hacer las pruebas pertinentes a las maquinarias con el uso de estroboscopios ya que as podemos notar si la eficiencia que presenta la maquina es la correcta y sino para hacerle el mantenimiento que amerita. El tacmetro representa una opcin bastante apropiada pues es ms verstil para traslado y funcionamiento

BIBLIOGRAFA1. Mataix, Claudio. Mecnica de los fluidos y mquinas hidrulica. Editorial Harla. Segunda edicin. Mxico2. Vctor L, Streeter.E. Benjamin, Wylie. Mecnica de los fluidos. Octava edicin

APENDICE

Fig. #1: Estroboscopio con acumuladorStroboCop

Fig #2: Tacmetro