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UNIVERISDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA AREA DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE ING. QUIMICA LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I

PARCTICA Nº 1 MANOMETRIA Y CALIBRACION DE ROTAMETROS REALIZADO POR: Noviembre,2002 INDICE Pagina 1 2 5 6 8 10 12 13 14

INTRODUCCIÓN FORMULA Y ECUACIONES DIAGRAMA DEL EQUIPO DATOS EXPERIMENTALES RESULTADOS DISCUSIÓN DE RESULTADOS CONCLUCIONES BIBLIOGRAFIA APÉNDICES INTRODUCCION

El principio fundamental de los medidores de flujo es producir una transformación de la mecánica de los fluidos, de energía de presión a velocidad de flujo .La importancia de la medida del flujo de fluido que circula 1

a través de una tubería es el propósito fundamental del presente informe, siendo uno de los aspectos mas importantes en el control de proceso, de hecho, es una de las variables mas medidas. Existen muchos métodos confiables y precisos para medir flujo, entre los instrumentos utilizados están los instrumentos de área variable, trabajando para efectos de la practica con el rotametro, cuya calibración es de gran utilidad para comprobar la efectividad del instrumento y su porcentaje de horror. El trabajo experimental a realizar, también se centra en la determinación en las diferencias de presión medidas con lo manómetros en U de mercurio y el manómetro bourdon. Para efectuar lecturas de caídas de presión durante la primera experiencia se arregla el sistema de bombas en serie, luego se fija un caudal determinado y posteriormente se realiza las mediciones respectivas en el manómetro Bourdon, seguidamente se arregla las bombas en paralelo; se fija un caudal y se realiza la lectura de la caída de presión con el manómetro en U de mercurio en la sección de tuberías rectas y en la sección de 22 codos de ángulo recto; utilizando para el calculo de dicha caída la diferencia de altura que proporciona el fluido manométrico (Hg.) mercurio y los pesos específicos de los fluidos en cuestión ( Hg. y H2O ). El procedimiento realizado en la etapa de calibración de los rotàmetros permitió obtener el calculo real y el porcentaje de error entre el caudal real y el aparente, mediante la colocación de las bombas en serie y en paralelo fijando un caudal y midiendo el tiempo que transcurre para ascender el nivel del agua dentro de la pileta en un centímetro ( cm ), se utilaza el procedimiento para cinco caudales en cada uno de los rotàmetros ( # 1en serie, # 2 en paralelo ). Con la finalidad de transformar la lectura de la escala del rotametro en velocidades de flujo, se elaboraran las graficas del caudal real Vs caudal aparente, para determinar a partir de ella la calibración del instrumento. FORMULAS Y ECUACIONES • Cálculos de presión de succión de las bombas ( P´s ):

P´s = Ps + Patm donde : Ps = presión de succión de las bombas ( N/m2 manométricas ). P´s = presión de succión de las bombas ( N/m2 Absolutas ). Patm = presión atmosférica ( N/m2 ). • Cálculos de presión de descarga de las bombas ( P´d ):

P´d = Pd + Patm donde : Pd = presión de descarga de las bombas ( N/m2 manométricas ). P´d = presión de descarga de las bombas ( N/m2 Absolutas ). Patm = presión atmosférica ( N/m2 ). • Calculo de la diferencia de presión entre la descarga y la succión de las bombas ( N/m2 ):

2

´ = Pd − Ps ó ´ = P´d − P´s donde : ´ = diferencia de presión entre la descarga y la succión de las bombas ( N/m2 ). Ps = presión de succión de las bombas ( N/m2 manométricas ). Pd = presión de descarga de las bombas ( N/m2 manométricas ). P´s = presión de succión de las bombas ( N/m2 Absolutas ). P´d = presión de descarga de las bombas ( N/m2 Absolutas ). • Calculo de la diferencia de presión medida por el manómetro U de mercurio: ´ = * ( − 2O ) donde : ´ = diferencia de presión medida por el manómetro U de mercurio ( N/m2 ). = peso especifico del mercurio ( N/m2 ). 2O = peso especifico de agua ( N/m2 ). = diferencia de altura tomada en el manómetro U de mercurio ( cm. ). • Calculo del caudal real ( L / h ) Qreal = Donde: Tp= Qreal = caudal real ( L/ h ). V = volumen equivalente a la altura h ( L ). t1, t2, t3 = tiempo medido en el cronometro para alcanzar h ( seg ). h = altura de ascenso del fluido del tanque ( cm ). • Conversión del tiempo de segundos a horas: ( t1, t2, t3 ) seg * = ( t1, t2, t3 ) h donde : t1, t2, t3 = tiempo tomado con el cronometro. h = horas. • Calculo del porcentaje de error entre el caudal real y el aparente: % error = []* 100

3

donde: % error = porcentaje de error Qreal = caudal real ( L /h ). Qaparente = caudal aparente ( L / h ). • Calculo para determinar el peso específicos de las sustancias: sust = g * sus donde : sust = peso especifico de la sustancia. g = gravedad. sust = densidad de la sustancia. DIAGRAMA DEL EQUIPO DATOS EXPERIMENTALES MANOMETRIA: Medida de presión en el manómetro Bourdon Punto del sistema de tuberías seleccionado

Q ( L/h ) 1000

Ps ( pulg. de Hg. Pd ( Bar ) ) −0.5 4000 3.8 −5.7 1.7

Bombas conectadas en serie ( rotametro Nº 1 )

Bombas conectadas en paralelo ( Rotametro Nº 2 2200 ) 7200

−1.3

1.9

−5.3

1.5

Medidas de presión en el manómetro U de mercurio Punto del sistema de tuberías seleccionado Tuberías rectas

Q ( L/h ) 2000

h ( cm ) 4.4 5000 26.6 0.6

22 codos de ángulo recto

2000

4

5000 CALIBRACIÓN DE LOS ROTAMETROS: Rotametro Nº 1 Qaparente h( cm ) (L/h) 1100 1600 2100 2600 3100 Rotametro Nº 2 Qaparente h( cm ) (L/h) 2200 3200 4200 5200 6200 RESULTADOS MANOMETRIA: Medida de presión en el manómetro Bourdon Punto del sistema de tuberías seleccionado 1 1 1 1 1 t1( seg ) 5.36 3.71 2.77 2.49 2.36 t2( seg ) 4.79 3.69 2.85 2.57 2.17 1 1 1 1 1 t1( seg ) 11.76 8.73 6.92 5.94 4.92 t2( seg ) 13.12 8.82 6.56 5.41 4.83

3.9

t3 ( seg ) 13.5 8.29 6.96 5.62 4.84

V(L) 3.95 3.95 3.95 3.95 3.95

t3 ( seg ) 4.60 3.87 3.06 2.53 2.36

V(L) 3.95 3.95 3.95 3.95 3.95

Q (L/h) 1000

Ps (N/m2) −1693.194

P´s (N/m2) 99631.806

Pd (N/m2) 380000

P´d

P

(N/m2) (N/m2) 481325 381693.194 170000 271325 189302.412

Bombas 4000 conectadas en Bombas serie conectadas en paralelo ( Rotametro Nº 2200 1) (Rotametro Nº 2) 7200

−19302.412 82022.588

−4402.304

96.922.696

190000 291325

194402.304

−17947.857 83377.143

150000 251325

167947.857

5

Medidas de presión en el manómetro U de mercurio

Punto del sistema de tuberías seleccionado

Q ( L/h ) 2000

h ( cm ) 4.4 5000

P (N/m2) 736.541 26.6 0.6 3.9 4787.521 5401.30 32653.350

Tuberías rectas 22 codos de ángulo recto 2000 5000 CALIBRACIÓN DE LOS ROTAMETROS ROTAMETRO Nº 1

Qaparente ( L / h ) 1100 1600 2100 2600 3100 ROTAMETRO Nº 2

V(L) 3.95 3.95 3.95 3.95 3.95

tp ( seg ) 12.79 8.61 6.81 5.65 4.86

Qreal (L /h ) 1112.67 1652.71 2089.94 2532.05 2925.92

% error 1.138 3.189 −0.61 −2.68 −5.61

Qaparente ( L / h ) 2200 3200 4200 5200 6200

V(L) 3.95 3.95 3.95 3.95 3.95

tp ( seg ) 4.91 3.75 2.89 2.53 2.29

Qreal (L /h ) 2904.41 3798.07 4919.05 5626.78 6200.94

% error 32.01 15.74 14.61 7.58 0.015

DISCUSIÓN DE RESULTADOS De acuerdo con los datos experimentales arrojados por el sistema de tuberías seleccionadas, se pudo observar ( estando las bombas centrífugas en serie ) las presiones de succión y de descarga mediante el manómetro Bourdon, teniéndose para el primer caudal aparente de 1000 L/h ( en el rotametro # 1) una presión manométrica de succión de 11694.92 N/m2 que llevaba a presión absoluta de 102992.85 N/m2, de igual forma se obtuvo una presión de descarga manométrica de 380000.00 N/m2 que llevaba a presión absoluta de 481330.00 N/m2, se realizo una ves mas este procedimiento pero con un caudal aparente de 4000 L/h en el rotametro # 1 y se observo que la presión de succión manométrica ( absoluta ) fue de 19298.46 N/m2 ( 120598.46 N/m2), que comparado con la presión de succión del caudal aparente de 1000 L/h, ( arriba ), la presión disminuyo considerablemente al aumentar el caudal; lo mismo ocurrió con las bombas conectadas en paralelo. Por lo tanto podemos afirmar experimentalmente que la caída de presión aumenta con el caudal. 6

Respecto a la experiencia realizada con el manómetro U de mercurio se observo que en ambos sistema de tuberías seleccionada ya sea el tramo de tubería rectas o el de 22 codos de ángulo recto, a medida que se alcanzaba mayor caudal se percibió un aumento de altura y pro ende una considerable caída de presión. Por ejemplo para la primera medición de caudal de 2000 L/h se completo un diferencial de altura (h) de 0.006 m y un diferencial de presión (p) de 736.58 N/m2 , notándose bruscamente el incremento en la ultima medición donde el caudal fue de 5000 L/h, la diferencia de altura (h) de 0.039 m y la diferencia de

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