Laboratorio de mecánica de fluidos

Trabajo Práctico del Laboratorio Nro. 2

Cátedra A1099

[pic 1]

En este laboratorio, nuestro objetivo es llevar a cabo mediciones de velocidad y verificar la calibración e indicadores del sistema de control. Este procedimiento se realiza tanto en un tubo Venturi como en un túnel de viento. Los instrumentos utilizados para nuestras mediciones son los siguientes:

• Tubo Pitot-Prandtl estándar.
• Anemómetro digital.
• Micromanómetro de alcohol con escala variable.
• Túnel de calibración de anemómetros, que presenta una geometría similar a un tubo Venturi con dimensiones de D=60 mm y d=22 mm.
• Manómetro diferencial de columna de agua.

[pic 2][pic 3]

Experiencia 1:

En esta prueba, empleamos un tubo Venturi junto con un manómetro diferencial de columna de agua con el fin de determinar la diferencia de presión entre los puntos de mayor y menor diámetro en la zona de prueba. Posteriormente, utilizando este valor de referencia, calculamos la velocidad y la comparamos con la velocidad medida por el controlador conectado al tubo.

El procedimiento comienza con la verificación de la diferencia de presión en el manómetro cuando el controlador de velocidad está apagado. Luego, aumentamos la velocidad en incrementos de 20 m/s, tomando la lectura de la diferencia de altura en el manómetro en cada intervalo. Una vez alcanzamos la velocidad máxima (140 m/s), incrementamos la velocidad aún más y repetimos el proceso en sentido descendente, disminuyendo la velocidad en intervalos iguales y midiendo la diferencia de altura en el manómetro de columna de agua.[pic 4][pic 5]

Este procedimiento nos permite obtener la siguiente tabla de resultados:

Aplicando la ecuación hidrostática al manómetro, podemos calcular la diferencia de presión:

∆𝑃 =  ρ        * 𝑔 * ∆ℎ

𝑎𝑔𝑢𝑎

Mediante la ecuación de conservación de la masa, podemos establecer la siguiente relación entre las velocidades:

𝑄 = 𝑉

1

* 𝐴

1

= 𝑉

2

* 𝐴

2

⇒ 𝑉

1

𝐴

= 𝑉         2 [pic 6][pic 7][pic 8]

1

𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒 𝐴  =  3, 6 ∗ 10 − 3 𝑦 𝐴  = 4, 84 ∗ 10 − 4

1        2

Usando la ecuación de Bernoulli, podemos obtener el valor de la velocidad aplicando la relación anterior y utilizando los datos previamente recopilados.

2

𝑃        𝑉

2

𝑃        𝑉

        1         +         1  + ℎ  =         2         +         2  + ℎ

ρ        *𝑔

2*𝑔

1        ρ        *

2*𝑔        2

𝑎𝑖𝑟𝑒        𝑎𝑖𝑟𝑒

𝑉        =[pic 9]

2

Finalmente, comparamos los valores obtenidos con los valores del controlador y calculamos los errores según las siguientes fórmulas:

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜  =

|𝑉𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟 − 𝑉        |

|𝑉        −𝑉        |[pic 10]

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜  =

        𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟        𝑚𝑎𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝐻20

𝑉

𝑚𝑎𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝐻20

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 =  𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 * 100

En el próximo cuadro se muestra como varían las presiones dentro del manómetro en relación al caudal medido dentro del tubo venturi.

[pic 11]

A lo largo de esta experiencia, las fuentes de error pueden incluir errores humanos y errores relacionados con la consola del controlador de velocidad, así como errores debidos a presiones residuales en las mangueras y dificultades en la medición del fluido debido a su adherencia a las paredes de las mangueras.[pic 12]

Experiencia 2:

Para el segundo ensayo, medimos la velocidad dentro de un túnel de viento que cuenta con dos tubos Pitot. Uno de estos tubos se conecta a un anemómetro digital, mientras que el otro se conecta a un micromanómetro de alcohol calibrado.

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