Medida de caudal mediante molinete y vertedero

Máquinas industriales. Maquinaria industrial. Diafragma. Instalación. Calibración. Medida

  • Enviado por: Gerardo Veredas y otros
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 6 páginas
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METODO GRAVIMÉTRICO Y DE DIAFRAGMA

Descripción de la práctica:

Vamos a realizar la medida del caudal mediante dos métodos.

  • Método gravimétrico: El mecanismo de la medición consiste en llenar un tanque de agua hasta conseguir un incremento de masa determinado. Anotando el tiempo transcurrido en el llenado, podemos calcular el caudal mediante la fórmula:

  • Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Para medir la masa de agua que entra en el tanque disponemos de una balanza sobre la que éste descansa.

  • Método de diafragma: Con un diafragma situado en una sección de la tubería, mediremos la diferencia de presiones en ambos puntos (antes y después del diafragma) y obtendremos el valor del caudal, que viene dado por la expresión:

  • Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Donde Ci son varios coeficientes determinados según tablas y que dependen de la geometría del diafragma y de las características del flujo (número de Reynolds).

    H es la diferencia de alturas medida en el tubo manométrico, a la que tendremos que añadir la corrección correspondiente por tratarse de mercurio.

    Para tener datos de incertidumbre, tenemos que realizar varias medidas, mientras más mejor. Nosotros realizamos nueve medidas, debido a las limitaciones de tiempo. Obtuvimos los siguientes resultados:

    Medidas realizadas:

    Incremento de Peso

    Tiempo

    mmHg

    Medida 1

    900

    71,4

    823

    Medida 2

    900

    72,6

    819

    Medida 3

    900

    71,8

    812

    Medida 4

    900

    72,31

    811

    Medida 5

    900

    72,73

    807

    Medida 6

    900

    72,8

    805

    Medida 7

    900

    73

    799

    Medida 8

    900

    73,49

    795

    Medida 9

    900

    73,97

    788

    Media

    900

    72,68

    806,56

    Desviación típica

    0,7902

    11,2485

    Calibración del diafragma:

    Utilizando las medidas gravimétricas como patrón hallaremos el coeficiente total de caudal, comprobando su valor con el de las tablas.

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Siendo Q = (M1 - M2)/t

    Los coeficientes de caudal son:

    C1

    C2

    C3

    C4

    C5

    C6

    C7

    C8

    C9

    Cmedia

    S(C)

    0,6697

    0,6602

    0,6705

    0,6661

    0,6639

    0,6641

    0,6648

    0,6620

    0,6359

    0,6619

    0,0103

    Cálculo de la incertidumbre de Cq:

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero
    = 8,33E-4 kg2

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero
    = 8,33E-6 s2

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero
    , siendo ø = (12 + 18)/2 = 999,05 kg/m3

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Para cada medida u2(Q) será:

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Medida de caudal mediante molinete y vertedero

    Entonces, para cada medida tenemos:

    Medida

    U2(Q)

    U(Q)

    U2(C)

    U(C)

    1

    3,3E-13

    5,72E-07

    1E-06

    0,001001

    2

    3,2E-13

    5,63E-07

    9,75E-07

    0,000987

    3

    3,2E-13

    5,69E-07

    1,01E-06

    0,001004

    4

    3,2E-13

    5,65E-07

    9,95E-07

    0,000997

    5

    3,2E-13

    5,62E-07

    9,89E-07

    0,000995

    6

    3,2E-13

    5,61E-07

    9,9E-07

    0,000995

    7

    3,1E-13

    5,6E-07

    9,94E-07

    0,000997

    8

    3,1E-13

    5,56E-07

    9,87E-07

    0,000993

    9

    3,1E-13

    5,53E-07

    9,85E-07

    0,000992

    Tomamos para el cálculo de la incertidumbre combinada la mayor de las anteriores.

    Uc(Cq)=0.001+0.0103=0.0113, que expandida para k=3, da 0.0339

    El coeficiente total de caudal es:

    Cq=0.6619±0.0339

    Luego el diafragma está correctamente calibrado.

    Cuestiones:

    1- Calcular el mínimo caudal medible para operar con el diafragma en la zona de constancia.

    Con la tabla de la norma DIN1952 para m=0.4, el número de Reynolds mínimo dentro de la zona de estabilidad es 2E5.

    Si ReD=D*v/, tomando =((12)+ (18))/2=1.14E-6, sabiendo que el diámetro de la tubería es de 65mm, la velocidad mínima resulta vmin=3.51m/s.

    Multiplicando por el área obtenemos el caudal mínimo que buscamos:

    Qmin=0.037m3/sg.

    Todos los caudales con los que nosotros hemos trabajado están por debajo de este valor.

    Q"0.012 m3/sg.

    2- Indica si la instalación del diafragma es conforme a las normas ASME.

    Observando las normas ASME (fig8.32 Medida de Caudales I) en la tabla D, que es la que más se asemeja a nuestra instalación, apreciamos que las medidas de los tramos de tuberías rectas y del enderezador de flujo deberían ser, para =0,63, como mínimo los siguientes:

    Tramo recto 1: 2xD

    Tramo recto 2: 7xD aprox.

    Enderezador: 2xD

    Total: 11xD

    Comprobando nuestra instalación detallada en el croquis de la página siguiente (figura 1), concluimos que el montaje es correcto.

    3- Calcula la pérdida de carga producida por el medidor, así como la potencia disipada en el , utilizando la regla de Faust.

    Según la regla de Faust el coeficiente de pérdida de carga es K=(1-m)

    Por lo tanto perderemos un 60% de energía y potencia.

    FIGURA 1 - CROQUIS DE LA INSTALACION DEL DIAFRAGMA