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Anemometria - desarrollo de la practica, distancia desde la salida de la tobera



Practica
1
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Anemometría
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DESARROLLO DE LA PRACTICA

1) Determinación de las condiciones ambientales.

| INICIALES | FINALES | PROMEDIO |
TEMPERATURA AMBIENTE | 22ºC | 22.5ºC | 22.25ºC |
PRESIÓN BAROMÉTRICA | 590mmHg | 589.5mmHg | 589.75mmHg |
HUMEDAD RELATIVA | 78% | 78.5% | 78.25% |

Calculo de la densidad en el laboratorio:

ρz=Pz-0.3779*PvgRT
En donde:
Pz= Presión Barométrica (Kg/m2)
Pv= Presión de Vapor (Kg/m2)
g= Aceleración de la Gravedad (m/s2)
R= Constante del Aire = 29.256 m/K
T= Temperatura Ambiente (K) = 22.25ºC(1/ºC) + 273.15 K = 295.4 K
Ρz= Densidad del Aire en el Laboratorio (UTM/m2)

Conversión presión barométrica:



Pz=589.75 mmHg 13.57 kgfm21 mmHg=8002.9 kgfm2

Presión de saturación:

Ps=2.685+3.537×10-3t2.245

En donde:
Ps= Presión de Saturación (lb/ft2)
t= Temperatura Ambiente (ºF), t=1.822.25ºC+ 32=72.05 ºF

Ps=2.685+3.537×10-3(72.05 ºF 2.245)
Ps=47.48 lbft2
Ps=47.48 lbft24.8824kgfm21lbft2=231.83 kgf/m2
Presión de vapor:
Pv=Hr*Ps
En donde:
Pv= Presión de Vapor ( kgf/m2)
Hr= Humedad relativa
Pv=0.7825231.83 kgfm2=181.41 kgfm2
Sustitución en ecuación de vapor:ρz=8002.9 kgfm2-0.3779*( 181.41kgfm2 ) 9.81ms2×29.256mK×(295.4 K)
ρz=0.11096 UTMm39.81 kgmm31 UTMm3= 1.088 kgmm3

2) Utilización del tubo pitot.
* Determinación del error total en la presión dinamica y su corrección.
Dimensiones del tubo pitot: Lv=99mm, Lp=15mm, D=5mm
Cocientes: Lv/D= 19.6, Lp/D= 3.
Utilizando las graficas de error de punta y error de vastago, determinamos ambos errores, siendo, Ev=0.5 y Ep=0.56. Multiplicando ambas por 100 y sumandolas se obtiene el error total Et=0.00106. de tal manera (1+Et)=1.00106.
* Determinación del factor de corrección para la escala de velocidades del manómetro diferencial
Vcorr=VleídaρNM=1.18Kgm3ρz
* Medición de la velocidad del flujo libre a diversas distancias de la salida de una tobera de 150mm de diametro utilizando un tubo pitot
Vreal=Vcorr1+Et

DISTANCIA DESDE LA SALIDA DE LA TOBERA (cm) | V leída (m/s) | V corr (m/s) | V real (m/s) |
0 | 9.5 | 9.8935 | 9.8987 |


10 | 10 | 10.414 | 10.4195 |
20 | 10.5 | 10.934 | 10.9397 |
30 | 10 | 10.914 | 10.4195 |

3) Utilización del anemómetro de turbina.
DISTANCIA DESDE LA SALIDA DE LA TOBERA (cm) | V leída (m/s) |
1 | 7.9 |
10 | 7.9 |
20 | 7.9 |
30 | 7.2 |

4) Utilización del anemómetro diferencial
se usan las mismas fórmulas de corrección para lavelocidad, que en el caso del tubo pitot.
DISTANCIA DESDE LA ENTRADA DEL GENERADOR DE VIENTO (cm) | V leída (ft/min) | V corr (ft/min) | V corr (m/s) |
4 | 287 | 298.88 | 1.518 |
6 | 185 | 192.66 | 0.978 |
8 | 160 | 166.62 | 0.846 |
10 | 130 | 135.38 | 0.687 |
12 | 90 | 93.72 | 93.72 |

5) Utilización del anemómetro de copas:
Lectura inicial | 696104 | Tiempo transcurrido | 300 seg |
Lectura final | 196108 | Velocidad del viento (m/s) | 1.333 |
(Lf – Li) x 100 | 400 | Velocidad del viento (km/h) | 4.798 |

6) Cuestionario

1- Se tiene un tubo Pitot cuyos orificios de presión estatica se encuentran a 12.8 mm de la punta y 32 mm del eje del vastago. Al colocarlo es una corriente el tubo Pitot registrara una presión dinamica igual a 12.5 pulgadas de agua. Si se tienen condiciones estandar al nivel del mar, determinar el valor verdadero de la velocidad y de la presión dinamica en la corriente de aire. El tubo Pitot tiene 4 mm de diametro.
La presión real sera de 12.72 pulgadas de agua o 3168.32 Pascales.
La velocidad real es de 73.28 m/s

2- Deducir la ecuación para la corrección de la velocidad por diferencia de densidad (ecuación (3)).
v1=2q1ρ1 y v2=2q2ρ2 , q1=q2 y ρ1≠ρ2 v2=v12q1ρ12q2ρ2

v2=v1 ρ1ρ2

3-Deducir la ecuación de la corrección de la velocidad por error en la presión dinamica (ecuación (4)).

qcorr=qleida1+Et vreal=2qleida1+Etρ1 vcorr=2qleidaρ1


vreal=vcorr2qleida1+Etρ12qleidaρ1 vreal=vcorr1+Et


4- En la practica se observó que para un tubo Pitot, se produce error en la determinación de la presión dinamica debido a la posición de las tomas de la presión estatica con respecto a la punta y al vastago (error de punta y error de vastago). Mencione y explique dos factores mas que producen error en el tubo de Pitot.

El factor principal el la presencia del mismo tubo Pitot dentro del fluido, ya que perturba el flujo del mismo. El segundo factor es que se toma desde un area transversal al fluido muy pequeña, y esta podría ser poco representativa para la prueba.

5- En un avión, la lectura del indicador de velocidad (IAS), ¿es realmente la velocidad del avión? Explique detalladamente que se debe de efectuar para obtener lea velocidad verdadera.

No es realmente la velocidad del avión, para obtener la medición correcta en necesario tomar en cuenta la temperatura y la altitud en vuelo. Añadir un 2% a la velocidad calibrada por cada 1000 pies de altitud, es un método eficiente para la corrección de velocidad.

6- Explique elfuncionamiento de dos anemómetros diferentes utilizados en esta practica.

Anemómetro de turbina: Este instrumento se coloca de manera transversal al flujo que se desea medir, considerando aproximadamente 20 grados de inclinación para alcanzar una lectura mas precisa de la velocidad. Cuando la turbina comienza a girar, se registra de manera automatica en una pantalla digital la magnitud de la velocidad del fluido. Es posible ajustar a distintas unidades , dependiendo de las necesidades del usuario.



Anemómetro de copas: El instrumento funciona por medio de aditamentos en forma de copas colocados alrededor de un eje, cuando el viento hace contacto con ellos, comienzan a girar, registrando el desplazamiento en un medidor mecanico. Dicho proceso se lleva acabo con ayuda de un cronometro o instrumento a fin para medir el tiempo transcurrido en la prueba. Finalmente con el tiempo y la distancia recorrida, es posible calcular la velocidad del viento.

CONCLUSIÓN

Todos los anemómetros tienen variaciones que dependen de la densidad del ambiente, la temperatura y la presión a la que sean sometidos, sin embargo existen métodos para la corrección de estas imprecisiones que permiten usar cada instrumento en múltiples condiciones ambientales, asegurando que la lectura de la velocidad sera certera.





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