gr4 mie 1030 lab mecanica de fluidos bernoulli

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LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS. Teorema de Bernoulli PRESENTADO POR: ZAMIR RACEDO DIEGO REY DANIEL POLO JUAN OLIVERO PRESENTADO A: ING. GERALD LEONIDAS MESTRA RODRIGUEZ. GRUPO; MIERCOLES 10:30 BARRANQUILLA-ATLANTICO

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Page 1: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS.

Teorema de Bernoulli

PRESENTADO POR:

ZAMIR RACEDO

DIEGO REY

DANIEL POLO

JUAN OLIVERO

PRESENTADO A:

ING. GERALD LEONIDAS MESTRA RODRIGUEZ.

GRUPO;

MIERCOLES 10:30

BARRANQUILLA-ATLANTICO

UNIVERCIDAD DE LA COSTA CUC

09/05/2015

Page 2: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

Contenido1. OBJETIVOS..................................................................................................................3

2. MARCO TEORICO.......................................................................................................4

3. PROCEDIMIENTO........................................................................................................5

4. CALCULOS Y RESULTADOS....................................................................................7

5. DISCUSIÓN Y ANALISIS..........................................................................................11

6. SOLUCION DEL CUESTIONARIO...........................................................................12

7. CONCLUSION............................................................................................................14

8. BIBLIOGRAFIAS........................................................................................................15

9. ANEXOS.....................................................................................................................16

Page 3: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL. Aplicar el teorema de Bernoulli a las mediciones de velocidad a lo largo de un

conducto transversal.

OBJETIVOS ESPECIFICOS. Medir caudales experimentalmente.

Utilizar el tubo de Venturi para medir caudales.

Comparar los resultados obtenidos experimentalmente con los teóricos.

Analizar e identificar tipos de medicines para un conducto cerrado.

Analizar factores que intervienen en el flujo dentro de un conducto cerrado.

Page 4: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

MARCO TEORICO.

Teorema de Bernoulli (relación entre velocidad y distribución de la presión)

Cuando se desplaza un fluido incomprensible desde la posición A hacia la posición

B, se gana energía cinética dv (Q 22

/2 – Q .21

/2, donde dv es el volumen

desplazado. El trabajo correspondiente realizado por la presión es (p1 p2) dv; es

decir p1 + Q .21

/2 = p2 + Q 22

/2.

PGY y su energía cinética ρ 2 /2, se mantiene constante. Vemos que la presión es elevada donde la velocidad es naja y viceversa.

Es importante destacar que la ecuación de Bernoulli solo funciona en caso de se trabaje un fluido incomprensible, no viscoso, en régimen laminar.

[1] U. Ingard et al W. Kraushaar. (1966-1973). Introducción al estudio de la

mecánica, materia y ondas. Barcelona: Amazon.com. pg (606)

Tubo de Venturi

Se usa para medir el caudal de un fluido en una tubería, consiste en intercalar en

esta un estrechamiento o garganta. A dicho estrechamiento, de extremos

ahusados a fin de mantener el régimen estacionario, se llama tubo de Venturi. La

caída de presión que sufre el fluido al entrar al tubo de Venturi se denomina efecto

Venturi.

[2] A. Cromer et al J. Fernández. (2006). Física en la ciencia y en la industria.

Barcelona, España. Amazon.com. pg (235)

Page 5: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

PROCEDIMIENTO.

1) Se procedió a preparar todos los materiales de trabajo.

2) Se verifico que el equipo estuviera en posición para la experiencia.

Figura #1 manometro

3) Se procedió a conectar la entrada del equipo al suministro de agua y se cerró

la válvula del banco y de control de aparto, y se encendí la bomba.

4) Se tomaron las medidas piezometricas con el fin de obtener las medidas h1

(mínima) y h4 (máxima).

Figura # 2 manómetro

Page 6: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

5) Se registró cada altura de los tubos piezometricos y se procede a hallar el

caudal por método volumétrico.

Figura # probeta

6) Se cerró las válvulas para obtener cambio de caudal y se repitió el mismo

procedimiento cuatro veces más.

Materiales implementados: probeta, cronometro, manómetro, banco hidráulico, bomba.

Page 7: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

CALCULOS Y RESULTADOS.

Tabla de mediciones.

Lecturas piezometricas

lecturas h4 h2 h3 h1 h5 h6 h7 h8 vueltas

1 90 85 80 75 70 70 70 90

2 100 95 95 90 80 85 85 100 5

3 130 130 125 120 115 115 120 130 1/8

4 235 235 230 235 230 130 230 235 1/4

5 265 265 265 265 255 265 265 265 1/8

Datos para cálculo de caudales

Lecturas piezometricas

lectur

a

Volumen (lts) Tiempo (s) Caudal (L/S) h4(Max) h1(min)

1 0.273 6.363 0.043 90 75

2 0.238 5.69 0.042 100 90

3 0.222 5.48 0.040 130 120

4 0.113 4.32 0,026 235 235

5 0 0 0 265 265

Calculo de caudales reales

Usamos la formula Q = v/t

Q11= 0.33 L/Cm3 / 7.90 s = 0.041 L/ S

Q12= 0.21 L/Cm3 / 4.81 s = 0.043 L/ S

Q13= 0.28 L/Cm3 / 6.38 s = 0.044 L/ S

Entonces hallamos el caudal promedio y será nuestro primer caudal Q1

QR1=0.041 L/ S+ 0.043 L/ S + 0.044 L/ S / 3 = 0.043 L/ S

Page 8: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

Q21= 0.245 L/Cm3 / 5.92 s = 0.042 L/ S

Q22= 0.18 L/Cm3 / 4.06 s = 0.044 L/S

Q23= 0.0.29 L/Cm3 / 7.09 s = 0.040 L/ S

QR2 = 0.042 L/ S + 0.044 L/ S + 0.040 L/ S/3 = 0.042 L/ S

Q31= 0.19 L/Cm3 / 4.66 s = 0.040 L/ S

Q32= 0.28 L/Cm3 / 6.93 s = 0.040 L/ S

Q33= 0.195 L/Cm3 / 4.87 s = 0.040 L/ S

QR3= 0.040 L/ S+ 0.040 L/ S+ 0.040 L/ S /3 = 0.040 L/ S

Q41= 0.7 L/Cm3 / 2.80 s = 0.025 L/ S

Q41= 0.11 L/Cm3 / 4.00 s = 0.027 L/ S

Q43= 0.16 L/Cm3 / 6.16 s = 0.025 L/ S

QR4= 0.025 L/ S + 0.027 L/ S+ 0.025 L/ S /3 = 0.026 L/S

QR5 = 0 L/Cm3

Calculamos caudal teórico con la formula

Qteo=A2√ 2g (h1−h2 )

1−( A2A1 )2

Antes hallamos el área transversal de la entrada y la garganta A1 y A2

A1 = π (d2/4)

A1 = 3.1416 (252/4)= 490.87mm2, convertimos de mm2 0.00049087 m2

A2 = π (d2/4)

A2 = 3.1416(10.72/4)= 89,92 mm2, convertimos de mm2 a metros 0.00008992 m2

Page 9: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

Entonces reemplazamos en la fórmula 1

Qteo1=0.00008992m2√ 2(9.81m /s2)(0.90−0,75m )

1−( 0.00008992m20.00049087m2 )2

=0.0001569m3

s

Qteo2=0.00008992m2√ 2(9.81m / s2)(1m−0,90m )

1−( 0.00008992m20.00049087m2 )2

=0.0001281c m3

s

Qteo3=0.00008992m2√ 2(9.81m / s2)(1.30m−1.20m )

1−( 0.00008992m20.00049087m2 )2

=0.0001281c m3

s

Qteo 4=0.00008992m2√ 2(9.81m / s2)(2.35m−2.35m )

1−( 0.00008992m20.00049087m2 )2

=0 m3

s

Qteo1=0.00008992m2√ 2(9.81m /s2)(2.65m−2.65m )

1−( 0.00008992m20.00049087m2 )2

=0 m3

s

Convertimos nuestros caudales teóricos de unidades de m3

s a Ls

Qteo1= 0.1569 L/S

Qteo2= 0.1281 L/S

Qteo3 = 0.1281 L/S

Qteo4 = 0 L/S

Qteo5 = 0 L/S

Page 10: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

Calculamos a continuación el coeficiente de descargar con la siguiente formula

Cd=QteoQreal

Cd1=0,1569 l /s0,043 l /s

=3,648

Cd2=0,1281l /s0,042l /s

=3,05

Cd3=0,1281 l /s0,040 l /s

=3,2025

Cd4=0 l /s

0,026 l /s=0

Cd5=0 l /s0 l /s

=0

Page 11: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

DISCUSIÓN Y ANALISIS.

¿Cuáles son las fuentes de error de la práctica desarrollada?

¿Qué efecto tendría sobre el experimento y sus resultados si se desarrolla con un equipo que no esté instalado en posición horizontal?

Investigue otros métodos y/o dispositivos empleados para la medición de caudal en conductos cerrados.

¿A qué se debe que varíe Cd?

Analice los resultados obtenidos.

Page 12: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

SOLUCION DEL CUESTIONARIO

R1) las fuentes principales de error que encontramos al momento de tomar datos

experimentalmente encontramos los errores humanos, aquí tenemos la reacción

del individuo y precisión para tomar medidas de tiempo o volumen dependiendo de

qué trabajo se esté llevando a cabo; encontramos también errores instrumentales,

tenemos errores de calibración o interferencia por la ubicación del equipo con que

se trabaja; y encontramos también factores como la presión y la velocidad, si en

cierto punto o sección del tubo de Venturi la velocidad cambia o aumenta

demasiado se puede producir presiones negativas y esto influye en las medidas

tomadas.

R2) si el equipo no se encuentra en posición horizontal nos va causar una

variación en los resultados de las medidas de H, por ende obtendremos una

variación del caudal teórico que procederemos al calcular ya que este depende de

la altura presentada en el manómetro, tendremos también cambios de velocidad y

de presión del fluido dentro del tubo cerrado por efecto de la ocasión y la

intervención de la fuerza gravitatoria.

R3) existen diferentes técnicas de mediciones de caudal, esto dependerá de

acuerdo a lo que se necesite. Los grupos que nos permiten medir caudal son:

Medidores de presión diferencial, aquí encontramos tubo de Venturi, tubo de

pitot y placa orificio.

Medidores de velocidad, encontramos aquí medidor de turbina, medidor

electromagnético.

Medidores másicos, encontramos aquí medidor másico térmico, medidor de

colioris (medición directa o dinámica)

Medidores volumétricos, medidor de desplazamiento positivo, medidor de pistón

oscilante, medidores de paletas deslizantes y medidores de rueda oval.

Page 13: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

R4) el coeficiente de descarga varía de acuerdo a la carga y al tamaño del orificio,

es decir tamban varía dependiendo del volumen de agua que va saliendo, es

decir este coeficiente de descarga esa relacionado directamente al caudal

dependiendo del caudal y del tamaño de orificio por al cual sale el agua, es lo que

causa la varianza de Cd.

R5) a observar los resultados obtenidos para el caudal real y el teórico podemos

observar que hubo cierta diferencia entre estos dos valores. Podemos notar que

un caudal real que nos da un valor de 0,26L/S al calcular el caudal teórico

obtenemos que dicho caudal es 0 (cero), notando el margen de error presentado

para cada caudal obtenido, podemos decir que esto fue causado debido a algún

error al momento de la toma de datos el cual desconocemos.

Page 14: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

CONCLUSION.

En la práctica realizada se logró calcular los valores teóricos y reales de caudal analizado en la experiencia, podemos decir que se llevó a cabo de manera teórico-práctico la experiencia y que obtuvimos un desempeño satisfactorio. Analizando nuestros resultados podemos decir que los errores obtenidos se deben a los factores que intervienen en la práctica y que son relevantes a la hora de comparar la información.

Page 15: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

BIBLIOGRAFIAS.

[1] U. Ingard et al W. Kraushaar. (1966-1973). Introducción al estudio de la

mecánica, materia y ondas. Barcelona: Amazon.com. pg (606)

https://books.google.com.co/books?id=1-

Hl3JYSReMC&pg=PA607&dq=teorema+de+bernoulli&hl=es-

419&sa=X&ei=jhZFVeuLLsLFggTX9IGIBQ&ved=0CBsQ6AEwAA#v=onepage&q=t

eorema%20de%20bernoulli&f=false

[2] A. Cromer et al J. Fernández. (2006). Física en la ciencia y en la industria.

Barcelona, España. Amazon.com. pg (235)

https://books.google.com.co/books?

id=egCFOg6V2j0C&pg=PA235&dq=tubo+de+venturi&hl=es-

419&sa=X&ei=BCRFVeCtHMX-

gwTgroFg&ved=0CCQQ6AEwAA#v=onepage&q=tubo%20de%20venturi&f=false

Page 16: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

ANEXOS.

Figura 1 manometro figura 2 cronometro

Page 17: GR4 MIE 1030 Lab Mecanica de Fluidos Bernoulli

Figura 3 probeta y banco hidraulico