Calibración de un rotámetro

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA

Laboratorio N° 1 Laboratorio de Operaciones Unitarias I

CALIBRACIÓN DE UN ROTÁMETRO

Gomez Ponte Fiorella Avalos Yupanqui Gilmer Rosinaldo

Fernandez Baldera Leonardo Ramos Parimango Jaster Rodriguez Rodriguez Jhon Velasquez Acevedo Alisson Zavala Tanta Anel

Trujillo, 2 de diciembre de 2020

INDICE

INDICE        2

RESUMEN        3

INTRODUCCIÓN        4

MATERIAL Y METODO        5

Material de Estudio:        5

Descripción del Módulo        6

Procedimiento experimental        10

Método        11

RESULTADOS        13

DISCUSIÓN DE RESULTADOS        15

CONCLUSIÓN        17

RECOMENDACIONES        18

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS        19

RESUMEN

La presente practica de laboratorio se realizó, con el fin de determinar la ecuación de calibración del rotámetro. Para esto, se tomaron lecturas manejando la válvula de control, comenzando con 70, asimismo se recolectó agua en una cubeta durante un tiempo aproximado de 5’’, la cantidad recolectada se cubicó en una probeta graduada. Además, se repitió el procedimiento para las lecturas de las siguientes 14 lecturas, que luego se tabularon y mediante la regresión lineal se obtuvo la ecuación de calibración del rotámetro: 𝑄 = 3.313 𝐿𝑅 − 8.213. De la ecuación del rotámetro interpretamos que por cada 8.213 mL/s que disminuye el caudal, la lectura del rotámetro aumenta 3.313 cm; además, los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio muestran que los datos experimentales se ajustan en un 98,46% al modelo matemático propuesto, lo cual se verifica en el valor del coeficiente de correlación entre el caudal y la lectura del rotámetro, el cual es de 0.983.

INTRODUCCIÓN

En esta práctica experimental, hacemos el uso del rotámetro como parte de nuestra formación académica, en el curso Laboratorio de Operaciones Unitarias I, los rotámetros son instrumentos utilizados para medir caudales, tanto de líquidos como de gases que trabajan con un salto de presión constante. Se caracteriza por ser simple, confiable, barato y fácil de instalar con caída de presión baja y sin conexiones eléctricas, que además proporciona una lectura directa de la razón de flujo para un amplio rango de líquidos y gases. Su operatividad consiste en igualar la posición del flotador contra la escala de flujo graduada en el exterior del estrecho tubo transparente, de esa manera se determina la razón de flujo (Cengel y Cimbala ,2006). Es importante destacar que la precisión de este instrumento usualmente es de ±5 por ciento. Por lo tanto, estos flujómetros no son adecuados para aplicaciones que exigen mediciones de precisión. (Cengel y Cimbala

,2006, p.373).

Este instrumento se utiliza en las industrias principalmente para controlar el rendimiento de bombas y válvulas, la medición de capilares en equipos de refrigeración, calcular el consumo de combustible en calderas, dosificar aditivos, entre otras aplicaciones.

Esta práctica tiene como finalidad realizar la calibración de un rotámetro utilizando un fluido (agua) y así poder determinar la ecuación de calibración.

MATERIAL Y METODO

Material de Estudio:

Agua

A continuación, se describen sus propiedades como parte aplicativa en el flujo del agua a través de un conducto sea abierto o cerrado.

Densidad

Es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia (Mott, 2015). Se representa matemáticamente por:

𝑝 =  𝑚 (𝑘𝑔⁄        )

[pic 1]

𝑉        𝑚3

Es una propiedad extensiva, y varia con la temperatura y la presión (Young , 2009). La densidad del agua en este experimento será a 20⁰C y 1 atm de presión.

𝑘𝑔

𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎  = 999,98 𝑚3[pic 2]

Viscosidad

Se define como la facilidad con que un fluido fluye a lo largo de tuberías o se vierte desde un recipiente (Mott, 2015).

Viscosidad dinámica: Es la resistencia interna entre las moléculas de un fluido en movimiento y determina las fuerzas que lo mueven y deforman. Además, a medida que aumente la viscosidad de la sustancia entonces se necesita más fuerza para mover la sustancia, la cual origina un consumo de energía. Se representa matemáticamente:

Δ𝑦  𝑘𝑔. 𝑚

𝑛 = 𝑡 𝑥        ⁄[pic 3][pic 4]

Δ𝑣

Donde:

n: Viscosidad dinámica; t: fuerza cortante,

∆𝑦: 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑;

∆𝑣: 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎.

Viscosidad cinemática: Muchos cálculos de la dinámica de fluidos involucran la razón de la viscosidad dinámica para con la densidad del fluido. Por conveniencia, la viscosidad cinemática se define como:

Donde:

𝑣 = 𝑛 (𝑚2⁄ )

𝑝[pic 5][pic 6]

v: viscosidad cinemática; p: densidad(𝑘𝑔⁄[pic 7]

3 ); n: viscosidad dinámica

Descripción del Módulo[pic 8][pic 9]

[pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18]

1. Rotámetro: Consiste en un tubo transparente y un flotador que se desplaza axialmente de abajo hacia arriba. Este se usa para medir el caudal de fluidos, en este caso el agua.

[pic 19][pic 20]

Figura 2. Rotámetro

1. Válvula de control: Instrumento de control que tiene la función de restringir o controlar el paso del fluido.

[pic 21][pic 22]

Figura 3. Válvula de control.

1. Bomba centrífuga: Emplea una potencia necesaria para garantizar que el agua llegue a la atura deseada.[pic 23][pic 24]

Figura 4. Bomba centrífuga.

1. Un canal: Permite el paso del agua hacia el tanque de almacenamiento del

mismo.

[pic 25][pic 26]

Figura 5. Canal.

1. Tanque de almacenamiento de agua

[pic 27][pic 28]

Figura 6. Tanque de almacenamiento

1. Sistema de tuberías: Conjunto de tuberías por las que fluye el agua.

• Los siguientes materiales e instrumentos, también son necesarios para llevar a cabo esta práctica.

1. Cubeta: Recipiente en forma de tronco de cono invertido que sirve para la retención del fluido (agua).

[pic 29][pic 30]

Figura 7. Cubeta.

1. Probeta: Instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de vidrio común, este permite medir el volumen exacto de agua que se recolecta previamente en el balde.[pic 31][pic 32]

Figura 8. Probeta.

1. Cronómetro: instrumento de medición del tiempo.

[pic 33][pic 34]

Figura 9. Cronómetro de celular.

Procedimiento experimental

1. Primero encendemos la bomba, luego abrimos la válvula mecánica para que fluya el agua por el vertedero y esperamos que el sistema se estabilice.

[pic 35][pic 36]

Figura 10. Válvula mecánica.

1. Fijación de la lectura del rotámetro (tabla.1)

[pic 37][pic 38]

Figura 11. Válvula mecánica.

1. Nos dirigimos a la salida del flujo volumétrico (vertedero) y llenamos un balde vacío con el fluido (agua) hasta que transcurra aprox. 5´´.[pic 39][pic 40]

Figura 12. Llenado de agua.

1. Registramos el volumen del balde a una probeta graduada.

De igual manera procedemos para las lecturas de rotámetro de conforme nos indica la tabla 1

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