Informe Pitot

Práctica 2: TUBO DE PITOT

Facultad de Química e Ingeniería QuímicaDepartamento Académico de operaciones unitarias

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS

LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA I

Código: Q07772

SEMESTRE ACADÉMICO 2015-II

Práctica 2: TUBO DE PITOT Profesor: Ing. Fanny Blas Rodríguez

Grupo B

Integrantes:

Arzapalo Luna Deyvidt 12070028 Mori Mori Edwin 10070035 Quispe Medina Adolfo 12070157 Silva Villanueva Beniel 12070168

Fecha que se ejecutó el experimento: 26 de agosto del 2015

Fecha que se entrega el informe: 07 de setiembre del 2015

10

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

(Universidad del Perú, Decana de América)


TABLA DE CONTENIDO

Pág.

1. RESUMEN 3

2. INTRODUCCIÓN 4

3. HISTORIA 5

4. PRINCIPIOS TEÓRICOS 6

5. DETALLES EXPERIMENTALES 16

6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 17

7. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS 18

8. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 29

9. CONCLUSIONES 30

10. RECOMENDACIONES 31

11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 32

12. APÉNDICE 33


ÍNDICE DE TABLAS

Tabla Nº 1 Condiciones del laboratorio 18

Tabla Nº 2 Características del sistema 18

Tabla Nº 3 Datos para calcular la densidad del aceite 18

Tabla Nº 4 temperaturas del bulbo húmedo y bulbo seco 18

Tabla Nº 5 Presión estática y dinámica para 10 Hz 19





Tabla Nº 10 Propiedades del agua y aire a 22ºC 21

Tabla Nº 11 Datos obtenidos de la carta psicométrica 21

Tabla Nº 12 Densidad y viscosidad del aire húmedo 21

Tabla N º 13 Densidad del aceite a 19ºC 22

Tabla Nº 14 Fracción másica obtenido de la carta psicométrica 22

Tabla Nº 15 Resultados obtenidos para la frecuencia de 10Hz 22










Tabla Nº 25 RESULTADOS POR EL METODO INTEGRAL 27

Tabla Nº 26 RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS POR LOS TRES METODOS 27

Tabla Nº 27 DESVIACION DE LAS VELOCIDADES PROMEDIO POR LOS TRES MÉTODOS 28

Tabla Nº 28 DESVIACION DE LOS CAUDALES POR LOS TRES METODOS 28


1. RESUMEN

El objetivo de esta práctica es la determinación de la distribución del perfil de velocidades puntuales y de la velocidad media de aire húmedo en una tubería de PVC y acrílico de sección circular. Para esto se trabaja a una temperatura promedio de 69 °F y una presión de 756 mmHg.

La experiencia se basa en hacer fluir aire en una tubería de PVC impulsado por un ventilador al cual se le dieron 6 frecuencias distintas para el flujo: 10 Hz, 20Hz, 30 Hz, 40Hz y 50 Hz . Los manómetros del equipo leen las presiones estáticas (manómetro en U) y presiones dinámicas (manómetro inclinado de aceite). El cálculo de velocidad media y caudal se realizó a través de los siguientes métodos: Método de Áreas Equivalentes, Método Gráfico y Método Integral.

Método de Áreas Equivalentes:

Por este método se obtuvieron caudales medio que van de 0.027 m3/s a 0.122m3/s y velocidades medias que van de 2.638m/s a 11.598m/s, para frecuencias de 10 Hz a 50 Hz respectivamente.

Método gráfico:

Por este método se obtuvieron caudales medio que van de 0.03m3/s a 0.119m3/s y velocidades medias que van de 2.946m/s a 11.739m/s, para frecuencias de 10 Hz a 50 Hz respectivamente.

Método Integral:

Por este método se obtuvieron caudales medio que van de 0.024m3/s a 0.119m3/s y velocidades medias que van de 2.377m/s a 11.735m/s, para frecuencias de 10 Hz a 50 Hz respectivamente.

Finalmente se observa que el caudal y la velocidad media aumentan conforme incrementa la frecuencia del flujo de aire, además de las gráficas se observa que la velocidad puntal máxima se da en el centro de la tubería y disminuye conforme se va acercando a las paredes del mismo

Laboratorio de Operaciones Unitarias


2. INTRODUCCIÓN

Para el ingeniero químico la medición de los fluidos es importante para poder controlar los caudales de los diferentes fluidos utilizando diversas formas de instrumentos de medición, tales como el tubo de Pitot.Por ello es de gran importancia medir la velocidad con la cual un fluido circula a través de una tubería u otra conducción cualquiera, para conocer el caudal, siendo este una variable de proceso ya que los materiales se transportan en forma de fluido y estos circulan casi siempre por el interior de conducciones cerradas, con frecuencia de sección circular. Normalmente, los fluidos deben ser captados, bombeados, conducidos y distribuidos. Por tanto, deben ser distribuidos en cantidad, regularidad y confiabilidad adecuados.

Puesto que la medida de caudal volumétrico en la industria se realiza, generalmente, con instrumentos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido, para nuestro estudio usaremos el tubo de Pitot que es un medidor de flujo usado para determinar velocidades puntuales a distintos radios en una sección transversal al fluido. Las mediciones que realiza son de la presión dinámica, que depende principalmente de la energía cinética que posea el fluido; y la presión estática, que varía de acuerdo con el caudal. La medida de velocidad se logra mediante la diferencia de la presión estática y dinámica calculada en una línea de corriente.

4 Laboratorio de Operaciones Unitarias


3. HISTORIA

El tubo de Pitot, inventado por el ingeniero y físico francés Henri Pitot en el año de 1793 Henri Pitot fue el primero en medir la rapidez del agua en el rio Sena utilizando el tubo Pitot, modificado a una forma más moderna en 1800 por el científico francés Henrio Darcy.

Henry Pitot nace en Aramon Francia el 3 de mayo de 1695 ingeniero francés especializado en hidráulica .en 1724 fue nombrado miembro de la academia de ciencias de Francia. Utilizó el rio Sena para sustentar varias de sus teorías e instrumentos fue nombrado superintendente del canal de Midi y responsable del acueducto que aseguraba el abastecimiento de agua a Montpellier.

De enseguida Pitot comenzó a interesarse por los problemas de los fluidos siendo muy criticado sus análisis y teorías de esa época por considerarlas infundadas.

En el siglo XX se comenzó a hacer uso de los tubos de Pitot para realizar mediciones de la velocidad del aire. La causa de accidentes de vuelo estuvo relacionada con desperfectos en el medidor y con obstrucciones de hielo en la boquilla.

El tubo original de Pitot presentaba tres inconvenientes para su aplicación práctica:

1) Requiere de dos medidas, una la presión estática del fluido, la otra la presión total o de remanso (estática + dinámica), para de allí derivar la presión dinámica por diferencia.

2) Emplea como líquido manométrico el agua, que por su bajo peso específico requiere longitudes de tubos excesivos para medir las presiones usualmente encontradas en la práctica (Pitot usó en sus experimentos tubos de alrededor de 1.80 m de largo).

3) Se aplica solamente a líquidos: en la época de Pitot aún no se contemplaban aplicaciones a la medición de corrientes de gases en general y de aire, en particular (aerodinámica).

Estos inconvenientes fueron superados por el físico alemán Ludwig Prandtl (1875–1953), mediante el diseño del tubo que lleva su nombre. El tubo de Prandtl combina en un mismo instrumento ambas medidas de presión. Estas medidas son comparadas en el tubo empleando un líquido manométrico como el mercurio que posee un peso específico 13,6 veces mayor que el del agua, lo que reduce sensiblemente las dimensiones del instrumento. Un esquema del tubo se muestra en la siguiente figura:



4. PRINCIPIOS TEÓRICOS

CONCEPTO DE FLUIDODesde el punto de vista de la mecánica de fluidos, la materia sólo puede presentarse en dos estados: sólido y fluido .La distinción entre estos dos estados radica en su reacción frente a un esfuerzo cortante. Un sólido puede resistir un esfuerzo cortante, un fluido no, en otras palabras cualquier esfuerzo cortante aplicado a un fluido, sin importar cuán pequeño sea generará el movimiento del mismo.

Existen dos clases de fluido: Líquidos y gases. La diferencia entre estos últimos radica en las fuerzas cohesivas .Un líquidos al estar compuesto por agrupaciones de moléculas muy cercanas con grandes fuerzas cohesivas tiende a conservar su volumen y formará una superficie libre en un campo gravitatorio si no está limitado por arriba. En el caso de los gases sus moléculas están muy separadas entre sí, con fuerzas cohesivas despreciables. Por lo que será libre de expansionarse hasta que encuentre paredes que lo confinen

PRESIÓN ESTÁTICALa estática de los fluidos se relaciona con las propiedades de los líquidos en reposo. Un líquido en equilibrio recibe sólo fuerzas de compresión, así, la intensidad de esta fuerza recibe el nombre de presión estática y mide la presión que tiene un fluido en una línea o recipiente. Esta presión se mide haciendo un pequeño agujero perpendicular a la superficie.

PRESIÓN DINÁMICALa presión dinámica es aquella que mide la energía cinética en la cual se desplaza el fluido. Esta presión se da efectuando la diferencia entre la presión de estancamiento y la presión estática. Se trata de una presión instantánea que normalmente se le asocia a un impacto o choque.Numéricamente la presión dinámica es la energía cinética por unidad de volumen de una partícula de fluido. La presión dinámica es de hecho uno de los términos de la ecuación de Bernoulli, que se puede derivar de la conservación de la energía para un fluido en movimiento. En los casos simplificados, la presión dinámica es igual a la diferencia entre la presión de estancamiento y la presión estática.

TEMPERATURA DE BULBO HÚMEDO:El concepto de temperatura de bulbo húmedo se puede observar con un ejemplo: suponga que se posee un termómetro al cual se le ha adicionado un trapo húmedo en el bulbo, al pasar el aire por este último, le cede calor al bulbo húmedo evaporando el agua que contiene, el agua evaporada se incorpora al aire húmedo, debido a que este último cedió calor la temperatura del aire disminuye, siendo esta la temperatura de bulbo húmedo. Por lo tanto se puede concluir que la temperatura de bulbo húmedo es una medida de cuan saturado está el aire.



Las temperaturas de bulbo seco (Tbs) y bulbo húmedo (Tbh) de un gas húmedo se pueden determinar experimentalmente por medio de un psicrómetro que es un instrumento que contiene dos termómetros de mercurio idénticos, uno con el bulbo descubierto para medir la temperatura del aire y otro con el bulbo cubierto con una gasa humedecida. El psicrómetro se hace girar o se le induce una corriente de aire, esto provoca un enfriamiento y la temperatura del termómetro cubierto desciende primero rápidamente y después más lentamente hasta alcanzar un valor estacionario. La lectura registrada en este punto es la temperatura de bulbo húmedo, la cual representa la temperatura de equilibrio los flujos de calor entre el aire y la gasa por calor sensible y las pérdidas de calor producidas por la evaporación del líquido en el gas.

Entre más humedad contenga, la diferencia será menor, y en condiciones de saturación, la temperatura de bulbo seco será igual a la de bulbo húmedo. Con el conocimiento de estas dos temperaturas es posible calcular el valor de la humedad relativa.


Aire no saturado

TEMPERATURA BULBO SECO

TEMPERATURA BULBO HÚMEDO

Diferencia de temperaturas proporciona información de cuánta agua hay en el aire

Figura 1 temperatura de bulbo húmedo

Gasa empapada con agua

Gasa empapada con agua


TUBO DE PITOTEs un medidor de flujo que se caracteriza por ser un tubo esbelto que está alineado con el flujo. Puede medir la velocidad a partir de las diferencias de presión. Se caracteriza por ser un medidor de caudal indirecto debido ya que registra diferenciales de presión.

Por unos orificios laterales se mide la presión estática Ps de la corriente y a través del orificio frontal se mide la presión de remanso (Po) o presión total la cual es obtenida al desacelerar la corriente incidente hasta el reposo. El orificio frontal también se conoce como orificio de impacto ya que en este actúa una carga cinética además de la estática.

En vez de medir la presión total y la presión estática por separado se suele medir su diferencia directamente.

Los fluidos que tienen un número de Reynolds mayor a 1000 poseen un comportamiento no viscoso alrededor de tubo de Pitot y podemos aplicar la ecuación de Bernoulli con gran precisión, partimos de un balance de energía:

ΔEc+ΔEp+ΔU=Qentrante-Qsaliente+Wentrante-Wsaliente+Emasaentrante-Emasasaliente …..(I)

El sistema es el fluido, este último no genera trabajo sobre sus alrededores (es decir sobre el tanque y accesorios) por lo tanto W saliente=0, además se considera isotérmico (Qsal=0)

Teniendo en cuenta que Emasa= Pv =pρ

, se obtiene a partir de (I)


Figura 2 distribución de presiones en el tubo de Pitot


v22−v1

2

2+g ( z2−z1 )+(U−Qent )=Wentrante+

p1ρ−

p2ρ

(II)

Parte de la energía mecánica se disipa por efecto de la fricción:

(U−Qent )=hf (III)

Reemplazando (III) en (II) y haciendo Wentrante=hw:

p1γ+

v12

2g+z1=

p2γ+

v22

2g+z2+hf +hw

(IV)

La ecuación (IV) es conocida como ecuación de Bernoulli

La diferencia de presiones obtenida por el tubo de Pitot puede ser transformado en velocidades a través de la fórmula que se deducirá a continuación.

Se considera sistema isotérmico donde las perdidas por fricción entre los puntos 1 y 2 (véase figura 3) es despreciable (hf=0) La velocidad en el punto 2 es cero ya que el fluido se encuentra estancado, no hay trabajo ya que solo intervienen presiones, no hay variación de altura porque ambos puntos están al mismo nivel. Entonces la ecuación (IV) queda reducida a:

p1γ+

v12

2g=

p2γ

(V)

Despejando 1v se tendrá:

v1=√2 xgx(P2−P1)

γaire

(V)


Figura 3 puntos establecidos para realizar balance de energía y manometría


Esta es la fórmula de Pitot en honor al ingeniero francés Henri de Pitot que diseñó el instrumento en 1732.

Ahora para hallar la presión en el punto 1 y 2 se debe tener en cuenta la lectura del manómetro inclinado, relacionados con el punto 3 y 4 (Véase figura 3), de lo cual se tiene:

3 4 aceiteP P h g (1)2 1 3aireP h P (2)1 4 2 aireP P h g (3)

2 1h h h Combinando (1), (2) y (3): se obtiene:

2 1 aceite aireP P h xg

Sabiendo que γ aire=ρ aire x g y reemplazando en (a) se obtiene:

1 2 aceite aire

aire

v g h

Teniendo en cuenta que el equipo de Pitot tiene un factor de corrección C En forma general tenemos:

)(*

21

m

p

hgC

…. (4)Donde:ρm : Densidad del Líquido Manométrico.ρ: Densidad del Fluido.g : Aceleración de la Gravedad.h : Lectura del Manómetro Inclinado de Aceite

El principal inconveniente de este dispositivo es que el tubo debe estar alineado con la corriente cuya dirección no puede ser conocida. Para ángulos de desalineamiento mayores a 5° se produce errores sustanciales en la medida de las presiones total y dinámica (véase figura 4)


Error

-10%

10%

g


Por el pequeño tamaño del tubo la medida es puntual y puede usarse incluso para medir flujo sanguíneo en arterias y venas

Justificación del perfil de velocidades:

Flujo laminarLa partícula de fluido se mueve a lo largo de trayectorias uniformes en capas o láminas, deslizándose una capa sobre la adyacente.

Figura N° 5 distribución de velocidades en flujo laminar

Flujo turbulento:Un flujo es llamado turbulento cuando las fuerzas de inercia predominan en el comportamiento del mismo, al punto que la viscosidad y por ende la temperatura no influye significativamente

Es el más frecuente en las aplicaciones prácticas de la Ingeniería. En esta clase de flujo las partículas del fluido se mueven siguiendo trayectorias muy irregulares, originando un intercambio de cantidad de movimiento de una porción del fluido a otro.El transporte turbulento, se debe al movimiento desordenado de grandes grupos de moléculas se llaman "REMOLINOS" que la formación de los remolinos, empiezan en el centro del tubo y esto aumenta con la velocidad promedio y decrece con el aumento del radio.Cuando el flujo es muy turbulento (número de Reynolds mayor a 108) la variación de velocidades a lo largo de la sección transversal es menor que en el flujo laminar o el flujo de transición (figura 6).No existe un modelo matemático para el flujo turbulento que muestre las variaciones de velocidad en la sección transversal, por lo tanto estos deben determinarse experimentalmente por medio de tubos de Pitot o molinetes* dependiendo del ducto y sus dimensiones.


Ángulo de guiñada θ

Figura 4 efecto del ángulo de desalineamiento

Curva 3

Curva 2

Curva1


Perfil de velocidades y flujo desarrolladoEl perfil de velocidades tiende a mantenerse inalterado a través del tiempo, independientemente de pequeñas variaciones de diámetro dentro de la tubería, siempre que la sección transversal esté libre de interferencias provocadas por accesorios como codos , reducciones bruscas e incluso otros medidores de flujo de orificio. Por esa razón es necesaria una longitud lineal prudencial antes que el fluido llegue al tubo de Pitot.

Al ingresar un fluido en un conducto el flujo comienza a variar para adaptarse al conducto, en esta parte del conducto el perfil de velocidades del flujo varía en la dirección del flujo, y este se denomina flujo de entrada. Se dice que el fluido es completamente desarrollado cuando el perfil de velocidades del flujo deja de cambiar en la dirección del flujo. Si idealizamos este flujo podremos observar que a la entrada el flujo se comporta como un flujo uniforme, luego aparece una capa de pared viscosa en las inmediaciones de la pared del tubo que crece a lo largo de la longitud del tubo, hasta que los esfuerzos viscosos dominan toda la sección del tubo, después el perfil sigue cambiando por efecto de los esfuerzos viscosos hasta obtener un flujo completamente desarrollado (ver figura 7)

En el caso de flujos turbulentos se obtiene un flujo desarrollado cuando todas les características de flujo dejan de cambiar en la dirección del flujo. Esto implica que después de la región de núcleo no viscoso que termina en Li, viene la región de desarrollo de perfil que termina en este caso en una longitud Ld, y finalmente se requiere una distancia adicional para que se desarrolle la estructura detallada del flujo turbulento que termina en LE. En el caso de flujos en tuberías con Re > 105 las pruebas ha dado:

Pero estas longitudes cambian mucho en función del número de Reynolds, es así que para el caso de Re=4000 estas longitudes pueden ser hasta 5 veces mayores a las mencionadas.


Figura 6 perfiles de velocidad para diferente régimen

Figura 7 flujo desarrollado


Los experimentos han demostrado que el flujo es totalmente desarrollado (en un flujo muy turbulento) cuando la longitud total es de 25 a 40 veces el diámetro de la tubería.

MÉTODOS PARA DETERMINAR EL CAUDAL DE FLUJO CON UN TUBO DE PITOT

MÉTODO DE LAS ÁREAS EQUIVALENTES

Un método para obtener el caudal de flujo a partir de las determinaciones de la velocidad, consiste en dividir la sección de tubo de corte transversal, en un número igual de áreas anulares y efectuar la medición de las velocidades a través de estas áreas colocando el aparato o instrumento para las determinaciones de la velocidad en los puntos donde están los promedios de estas velocidades. Estos puntos se consideran como los puntos medios de las áreas, es decir, en los puntos donde los círculos dividen a estas áreas por la mitad.

El objetivo final es obtener la velocidad media que adoptaremos para cada uno de los infinitos puntos que componen un diámetro cualquiera de la sección transversal.

En la figura 8 se observa la curva real de una distribución de velocidades y a la que representa a la velocidad media:

Figura 8 distribución real de velocidades (1) y velocidad media (2)

Al utilizar el método de las áreas equivalentes se obtienen las velocidades medias de cada uno de los anillos de áreas iguales, por lo que se obtiene el valor más cercano posible a estas velocidades.

Pasos a seguir:

1. Dividir el área interna de la sección transversal en N partes iguales, a las circunferencias que separan dos áreas iguales se les llamará anillos.

2. Dividir a cada una de estas áreas iguales entre 2, obteniendo así 2N áreas iguales.3. Estas nuevas circunferencias son los radios medios de los anillos de áreas iguales.

Teóricamente es posible obtener los radios promedios de cada anillo de areas iguales. Esta dada por la siguiente expresión:



Donde N es el número de partes en las que se dividió la sección transversal inicialmente y además “i” es el i-ésimo radio el cual se contabiliza de la parte más exterior. R es el radio interno de la tubería

Fig. 9. División del área de la sección transversal de una tubería en anillos de áreas iguales

MÉTODO GRAFICO: V PROMEDIO / V MÁXIMA

En este método se toma la velocidad máxima en el eje de la tubería, y con los valores de densidad, viscosidad y con el diámetro medido se obtiene el número de Reynolds. Para calcular el valor de la velocidad promedio se ingresa a la gráfica V promedio/ V máxima. Conocido este valor hasta multiplicarlo por la velocidad máxima para obtener la velocidad promedio. Para obtener el caudal promedio se multiplica la velocidad promedio con el área de la sección transversal de trabajo.

Fig. 10: Grafica de Nikuradse para determinar la relación de velocidad promedio versus la velocidad máxima.



MÉTODO INTEGRALEn este caso el caudal se calculará por integración de velocidades. Efectuando la medida de la distribución de velocidades con el tubo de Pitot, siendo el caudal elemental:

R

rdrQdrrdQ0

v22v

El valor de la integral se puede determinar gráficamente calculando para distintos valores de v el producto vxr, graficando la curva vxr = f(r) y multiplicando el resultado por 2.

Calculo del área que representa el Caudal mediante el método del Trapecio:

Figura 11: Cálculo del caudal por integración de velocidades.

b

a

bfafabrdrfA

2)()(

De donde:

Q=2× π × [∑ Áreas bajo lacurva ]

Finalmente se halla la velocidad promedio con la siguiente fórmula:

2r

QVm

Donde: Q = es el caudal hallado con el método integral y r = es el radio del tubo

5. DETALLES EXPERIMENTALES



6.1.-EQUIPOS:

Leyenda:

1. Un tubo de Pitot

2. 1 ventilador centrifugo con paletas helicoidales

3. Calibrador de frecuencia

4. Manómetro diferencial inclinado (liquido manométrico: aceite)

5. Medidor de presión estática

6. Tuberías de PVC con tramo de tubo acrílico

7. Un psicrómetro o termómetro rotatorio

8. Una wincha

9. Un calibrador Vernier


3

7

5

2

4

6

1


6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El procedimiento que se realizó para la práctica de Tubo de Pitot fue el siguiente:

1. Fijar el número de áreas equivalentes y sus respectivos radios (De acuerdo al método de áreas equivalentes), con los cuales se procederán a realizar las mediciones.

2. Medir el diámetro exterior de la tubería haciendo uso del vernier.3. Calibrar los manómetros.4. Luego encender el ventilador y ajustar la frecuencia deseada. Esperar a que el

flujo del viento se estabilice en cada cambio de frecuencia.5. Tomar las lecturas del manómetro en U y del manómetro inclinado para los

radios determinados. Paralelamente medir las temperaturas del bulbo húmedo y bulbo seco para cada frecuencia, esta medida se debe realizar cera del ventilador.

Equipo completo utilizado *(el secador debe permanecer abierto):



7. TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS

Tabla Nº 1 Condiciones del laboratorio

DATOS EXPERIMENTALES

Tabla Nº 2 Características del sistema

Diámetro externo del tubo (m) 0.1238

Espesor del tubo (m) 0.005

Diámetro interno del tubo (m) 0.1138

fluido Aire húmedo

Coeficiente de Pitot 1.02

Tabla Nº 3 Datos para calcular la densidad del aceite

PRUEBA WPICNOMETRO (g) WPIC+ACEITE (g) WPIC+AGUA (g)ρ agua a 22 °C

(Kg/m3)ρ aceite (Kg/m3)

1 18.9817 40.7070 44.5357 997.77 848.276

2 24.6774 68.9279 76.2160 997.77 856.675

Tabla Nº 4 temperaturas del bulbo húmedo y bulbo seco

Temperatura del bulbo húmedo (ºF) 65

Temperatura del bulbo seco (ºF) 69


Presión Temperatura H.R.

756 mmHg 19 ºC 94 %


Tabla Nº 5 Presión estática y dinámica para 10 Hz

Presión estática Presión dinámica

Radio(m) ∆h (cm de agua) ∆h (pulg de aceite)

0.0539 0.6 0.01

0.0476 0.6 0.01

0.0402 0.6 0.02

0.0312 0.6 0.03

0.018 0.6 0.03

0 0.6 0.04




0.0539 1.3 0.06

0.0476 1.3 0.09

0.0402 1.3 0.11

0.0312 1.3 0.12

0.018 1.3 0.13

0 1.3 0.14






0.0539 3.1 0.08

0.0476 3.1 0.13

0.0402 3.1 0.17

0.0312 3.1 0.23

0.018 3.1 0.26

0 3.1 0.29




0.0539 5.7 0.14

0.0476 5.7 0.23

0.0402 5.7 0.28

0.0312 5.7 0.32

0.018 5.7 0.36

0 5.7 0.38






0.0539 8.7 0.22

0.0476 8.7 0.36

0.0402 8.7 0.44

0.0312 8.7 0.50

0.018 8.7 0.56

0 8.7 0.59

DATOS TEORICOS

Tabla Nº 10 Propiedades del agua y aire a 22ºCAgua Aire

Peso molecular 18 28.9

Viscosidad (Kg/m.s) 9.7E-06 1.81E-0.5

Tabla Nº 11 Datos obtenidos de la carta psicométricaHumedad absoluta (Kg agua/Kg aire seco) 0.0125

Volumen especifico (m3 aire húmedo/Kg aire seco) 0.843

TABLAS DE RESULTADOS

Tabla Nº 12 Densidad y viscosidad del aire húmedoDensidad (Kg/m3) 1.200

Viscosidad (Kg/m-s) 1.79E-05



Tabla N º 13 Densidad del aceite a 19ºCDensidad (Kg/m3) 848.8051

Tabla Nº 14 Fracción másica obtenido de la carta psicométricaY agua 0.0123

Y aire seco 0.988

RESULTADOS POR EL METODO GRÁFICO

Tabla Nº 15 Resultados obtenidos para la frecuencia de 10HzRadio(m) ∆h (m) V(m/s) Vmáx(m/s) Re máx <V>/Vmáx <V> Re prom Q(m3/s)

0.0539 0.00025 1.841

3.6826056 28093 0.80 2.946 22474.434 0.030

0.0476 0.00025 1.841

0.0402 0.00051 2.604

0.0312 0.00076 3.189

0.018 0.00076 3.189

0 0.00102 3.683

0.018 0.00076 3.189

0.0312 0.00076 3.189

0.0402 0.00051 2.604

0.0476 0.00025 1.841

0.0539 0.00025 1.841


0.0539 0.00152 4.510 6.8895241 52557 0.81 5.546 42308.602 0.056

0.0476 0.00229 5.524

0.0402 0.00279 6.107

0.0312 0.00305 6.378

0.018 0.00330 6.639



0 0.00356 6.890

0.018 0.00330 6.6397

0.0312 0.00305 6.378

0.0402 0.00279 6.107

0.0476 0.00229 5.524

0.0539 0.00152 4.510


0.0539 0.00203 5.208

9.9157189 75643 0.81 8.032 61270.693 0.082

0.0476 0.00330 6.639

0.0402 0.00432 7.592

0.0312 0.00584 8.831

0.018 0.00660 9.389

0 0.00737 9.916

0.018 0.00660 9.389

0.0312 0.00584 8.831

0.0402 0.00432 7.592

0.0476 0.00330 6.639

0.0539 0.00203 5.208


0.0539 0.00356 6.890 11.350553 86589 0.82 9.307 71002.628 0.095

0.0476 0.00584 8.831

0.0402 0.00711 9.743

0.0312 0.00813 10.416

0.018 0.00914 11.048



0 0.00965 11.351

0.018 0.00914 11.048

0.0312 0.00813 10.416

0.0402 0.00711 9.743

0.0476 0.00584 8.831

0.0539 0.00356 6.890


0.0539 0.00559 8.636

14.143315 107893 0.83 11.739 89551.502 0.119

0.0476 0.00914 11.048

0.0402 0.01118 12.214

0.0312 0.01270 13.020

0.018 0.01422 13.779

0 0.01499 14.143

0.018 0.01422 13.779

0.0312 0.01270 13.020

0.0402 0.01118 12.214

0.0476 0.00914 11.048

0.0539 0.00559 8.636

RESULTADOS POR EL METODO DE AREAS EQUIVALENTES

Tabla Nº 20 Resultados obtenidos para la frecuencia de 10HzRadio(m) ∆h (m) V(m/s) Vprom(m/s) Q(m3/s)

0.0539 0.00025 1.841 2.638 0.027

0.0476 0.00025 1.841

0.0402 0.00051 2.604

0.0312 0.00076 3.189



0.018 0.00076 3.189

0 0.00102 3.683

0.018 0.00076 3.189

0.0312 0.00076 3.189

0.0402 0.00051 2.604

0.0476 0.00025 1.841

0.0539 0.00025 1.841


0.0539 0.00152 4.510

5.928 0.060

0.0476 0.00229 5.524

0.0402 0.00279 6.107

0.0312 0.00305 6.378

0.018 0.00330 6.639

0 0.00356 6.890

0.018 0.00330 6.639

0.0312 0.00305 6.378

0.0402 0.00279 6.107

0.0476 0.00229 5.524

0.0539 0.00152 4.510




0.0539 0.00203 5.208

7.748 0.079

0.0476 0.00330 6.639

0.0402 0.00432 7.592

0.0312 0.00584 8.831

0.018 0.00660 9.389

0 0.00737 9.916

0.018 0.00660 9.389

0.0312 0.00584 8.831

0.0402 0.00432 7.592

0.0476 0.00330 6.639

0.0539 0.00203 5.208


0.0539 0.00356 6.890

9.564 0.097

0.0476 0.00584 8.831

0.0402 0.00711 9.743

0.0312 0.00813 10.416

0.018 0.00914 11.048

0 0.00965 11.351

0.018 0.00914 11.048

0.0312 0.00813 10.416

0.0402 0.00711 9.743

0.0476 0.00584 8.831

0.0539 0.00356 6.890




0.0539 0.00559 8.636

11.958 0.122

0.0476 0.00914 11.048

0.0402 0.01118 12.214

0.0312 0.01270 13.020

0.018 0.01422 13.779

0 0.01499 14.143

0.018 0.01422 13.779

0.0312 0.01270 13.020

0.0402 0.01118 12.214

0.0476 0.00914 11.048

0.0539 0.00559 8.636

Tabla Nº 25 RESULTADOS POR EL METODO INTEGRALfrecuencia ecuación V(m/s) Q(m3/s)

10Hz y = -645.3x2 + 6E-14x + 3.586 2.376753803 0.02417456

20Hz y = -2E+08x6 - 0.002x5 + 43109x4 + 7E-06x3 - 781.4x2 + 3E-10x + 6.869 5.413518485 0.05506226

30Hz y = -22005x4 - 2E-08x3 - 941.8x2 + 4E-11x + 9.822 7.528905412 0.07657839

40Hz y = -42883x4 - 3E-08x3 - 182.0x2 + 6E-11x + 11.17 9.382867579 0.09543551

50Hz y = -55077x4 - 4E-08x3 - 161.9x2 + 9E-11x + 13.92 11.73544429 0.11936416

Tabla Nº 26 RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS POR LOS TRES METODOS

Método Gráfico Método Áreas Equivalentes Método IntegralFrecuencia V prom (m/s) Q (m3/s) V prom (m/s) Q (m3/s) V prom (m/s) Q (m3/s)

10 Hz 2.946 0.030 2.638 0.027 2.377 0.02420 Hz 5.546 0.056 5.928 0.060 5.414 0.05530 Hz 8.032 0.082 7.748 0.079 7.529 0.07740 Hz 9.307 0.095 9.564 0.097 9.383 0.09550 Hz 11.739 0.119 11.958 0.122 11.735 0.119



Tabla Nº 27 DESVIACION DE LAS VELOCIDADES PROMEDIO POR LOS TRES MÉTODOSDESVIACION Método de áreas

equivalentes y método integral

Método de áreas equivalentes y método grafico

Frecuencia Vprom (m/s) Vprom (m/s)

10 Hz 9.89% 11.68%

20 Hz 8.67% 6.44%

30 Hz 2.83% 3.66%

40 Hz 1.89% 2.69%

50 Hz 1.86% 2.06%

Tabla Nº 28 DESVIACION DE LOS CAUDALES POR LOS TRES METODOSDESVIACION método de áreas equivalentes y

método integralmétodo de áreas equivalentes y metido grafico

Frecuencia Q(m3/s) Q(m3/s)

10 Hz 11.10% 11.10%

20 Hz 8.30% 6.60%

30 Hz 2.53% 3.80%

40 Hz 2.06% 2.06%

50 Hz 2.46% 2.46%



8. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Se observa que al comparar el método de Áreas equivalentes (el cual es nuestra referencia) con el método gráfico para hallar las velocidades se obtuvo una desviación que variaba desde 2.06% hasta 11.68 % ; así mismo al comparar el Método de Áreas Equivalentes con el método Integral obtuvimos una desviación que variaba desde 1.86% hasta 9.89% llegando a la conclusión que el método que más se aproxima al de Áreas Equivalentes es el Integral, pues este se basa en obtener una ecuación de tendencia a partir de los datos experimentales, los cuales se ajustan a una parábola ; no obstante el método gráfico es menos exacto ya que la lectura depende del observador además de que dichos diagramas son producto de experimentos

Los tubos de Pitot tienen la desventaja de que un grado ligero de desalineamiento respecto al flujo genera errores considerables (White 2008), el cual ha podido evidenciase en algunos de los gráficos mostrados en el apéndice (principalmente en el perfil trabajado a 10 Hz), en donde se observa que los perfiles de velocidad se deforman.

Se observó que en las mediciones de presión , la presión dinámica registraba un aumento directo de su magnitud a medida que se aumentaba la frecuencia de flujo de el mismo modo la presión estática registró un aumento , todo esto es debido al aumento de energía cinética y al aumento de fluido por unidad de tiempo respectivamente.

Los perfiles de velocidad se han asumido que son iguales en ambos lados de la sección de la tubería, sin embargo registramos un valor en puntos simétricos respecto al centro y observamos que había una pequeña desviación entre estos valores, la causa de esta desviación puede estar sustentada en que el cero que registraba la regla no sea necesariamente el centro de la tubería.

Los porcentajes registradas no son considerados exactamente errores si no desviaciones debido a que el método de áreas equivalentes se muestra como una referencia ya que se toma los puntos de radios medios y se obtiene la velocidad media de cada anillo establecido por lo que se obtiene un valor más representativo y cercano estas velocidades



9. CONCLUSIONES

El método que se adecúa más a nuestra experiencia es el Método integral, dando menor valor de desviación con respecto al de Áreas Equivalentes.

La velocidad del aire es menor al disminuir la distancia radial, obteniendo el valor máximo en el centro de la tubería.

La presión estática no cambia con el radio para una misma frecuencia

Conforme se va incrementando la frecuencia del ventilador se obtendrá un mayor flujo de aire en la tubería. Por lo tanto la velocidad del fluido tiende a crecer

El éxito y la confiabilidad de los datos obtenidos en la práctica de laboratorio dependen principalmente de la agilidad de quien lee las presiones manométricas. Pues se evidenció en la toma de los datos, cambios drásticos de lectura entre una persona y otra.



10. RECOMENDACIONES

Para un mejor resultado se recomienda tomar una mayor cantidad de puntos para representar la distancia radial.

Se debe verificar que el tubo de Pitot esté en buenas condiciones y que no se encuentre desviado. para unas buenas lecturas

Las medidas de lecturas para dinámica y estática se deben tomar pasado ciertos minutos, para que estén correctamente estabilizados y no se produzca errores al ser leídos.

Se recomienda tomar continuamente las medidas de las temperaturas con el psicrómetro , debido a las condiciones cambiantes del clima

Mantener el secador permanentemente abierto para evitar que el aire se acumule y el equipo explosione.



11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

White Frank M.: “Mecánica de fluidos” University of Rhode Island. Editorial Mc Graw Hill, sexta edición. Capítulo 6. Pp 404-405.

Valiente Antonio. ”Problemas de Flujo de Fluidos “.Editorial Limusa. Noriega Editores. Segunda edición. p 691.

Ocon tojo “Elementos de Ingeniería química” Ed Aguilar Madrid 1952.Pp 239-240

Caporali, Sergio Augusto; Domingues, Luis Augusto.” Pitometría: un nuevo estilo de enseñanza”. Lima; CEPIS; 1995. 814 p. Capítulo V lección 3.Pp 23-40

Bruce Roy Munson, Donald F. Young. ”Fundamentos de Mecánica de Fluidos” – tercera edición.



12. APÉNDICE

EJEMPLO DE CÁLCULOS

o Cálculo de la densidad del aire húmedo

Según la siguiente relación: ρ

A .h=1+H . A.V a.h

Donde:

ρA .h: Es la densidad de aire húmedoH . A: Es la humedad absolutaV a . h : Es el volumen específico

Para una temperatura de bulbo seco de 69°F y una temperatura de bulbo húmedo de 65°F , de la carta psicométrica del aire, se obtiene los siguientes valores H.A. = 0.0125 Kg agua/Kg aire secoV a . h = 0.843 m3 aire húmedo/Kg aire seco

Reemplazando en la relación

ρA .h= 1+0.0125Kgagua /Kg aireseco

0.843m3airehúmedo /Kgaire seco

ρA .h=1.200 kgagua/m3hú medo



o Cálculo de la densidad del fluido manométrico (Aceite) a 19°C

Por el método del picnómetro:

ρaceite19 °C=

W picn ómetro+aceite−W picnómetro

W picn ómetro+agua−W picnómetro

× ρagua19 °C

Donde:

Wpicnómetro = 18.9817g

Wpicnómetro+aceite= 40.7070 g

Wpicnómetro+agua =44.5357g𝝆agua a 19ºC = 998.392Kg/m3

ρaceite19 °C=40.7070−18.9817

44.5357−18.9817×998.392Kg /m3

ρaceite19 °C=848.8051Kg /m3

o Cálculo de la viscosidad del aire húmedo

Como: 1

µairehúmedo

=Xvapor deagua

μvapor de agua

+Xaire seco

μaireseco

X agua=H . A .1+H . A .

X aireseco=1−X agua

Donde: µ : es la viscosidad X : es una relación másica

X vapor deagua=0.0125Kg vapor .agua/Kg aire seco1+0.0125Kg vapor .agua /Kg aireseco

X vapor deagua=0.0125Kg vapor .agua /Kg aire seco1.0125Kg aire húmedo /Kg aire seco

X vapor deagua=0.0123Kg vapor .agua/Kg airehúmedo



X aireseco=1−0.0123Kg vapor .agua /Kg aire húmedo

X aireseco=0.9877Kg aire seco /Kg aire húmedo

1µairehúmedo

= 0.0123

0.873 x 10−5 Kg /m.s+ 0.9877

1.805×10−5Kg /m .s

µairehúmedo=1.79×10−5 Kg /m.s

Método de Áreas Equivalentes

o Cálculo de la velocidad puntual

De la ecuación de conservación de energía (se desprecia la energía por perdidas de friccion):

P1

γ+

V 12

2g+Z1=

P2γ+

V 22

2 g+Z2

Como el punto 2 se localiza en el punto de estancamiento, entonces la velocidad en ese punto se aproxima a cero. Además la posición 1 y 2 se encuentran en el nivel de referencia, por lo tanto Z1y Z2 son cero. Luego:

V 1=√2gP2−P1

γ=√2g

ΔPγ

Además

ΔPγ

=Δh( ρaceite−ρaire húmedo

ρaire húmedo)

Reemplazando



V 1=√2g Δh( ρaceite−ρaire húmedo

ρaire húmedo)

V 1=C pitot √2g Δh ( ρaceite−ρairehúmedo

ρairehúmedo)……. Ec (1 )

Como ejemplo se hallara la velocidad puntual a una Frecuencia de 20 Hz

Radio = 0.0539mρaceite = 848.8051Kg /m3

ρaire húmedo = 1.200 Kg/m3

Δh = 0.06 pulgCpitot = 1.02g =9.81 m/s2

Entonces, reemplazando datos

V=1.02√2×9.81ms2

×0.000152m( 848.8051−1.2001.200 )V=4.510m /s2

o Cálculo de la velocidad y caudal promedio por el método de áreas equivalentes

Para 5 áreas equivalentes, es decir 10 radios y las medidas de presión se realizan en el centro y en los radios impares que separan a cada área equivalente en dos áreas equivalentes

Para las áreas impares:

π (r i)2

10=π r1

2 ,2π (ri )

2

10=π (r22−r1

2) ,4 π (ri )

2

10=π (r32−r2

2)

6π (r i )2

10=π (r 42−r3

2 )

Dándole forma:



r1=ri

√10, partiendode estaigualdad :

2π (r i )2

10=π (r22−2 (ri )

2

10 )⟹ r22=3 ( ri )

2

10Por lo tanto generalizando:

rn=r i √2n−1

√2N(1)

Donde ri es elradio interno

Para el cálculo de las áreas pares:

π ri2

10=π r1

2=π (r22−r12 )=π (r32−r2

2)=π (r 42−r32 )=…

Dándole forma:

r1=ri

√10, entonces patiendode estaigualdad :

π ri2

10=π (r 22− ri

2

10 )⇒ 2 r i2

10=r2

2

Por tanto generalizando:

rn=r i √n

√2N(2)

Donde para hallar los radios requeridos para N=5 se hace uso de la ecuación (1):

r1=0.0569m√2−1

√2 x5

r1=0.018m

Se realiza así sucesivamente para los siguientes radios



Calculo de la velocidad y caudal promedio para 20 Hz

V promedio=∑

i

10

Vi

10

V promedio=4.510 x2+5.524 x2+6.107 x 2+6.378x 2+6.639 x2+6.890

10

V promedio=5.928m /s

Entonces, el caudal promedio es:

Q promedio=π4

D2× V promedio

Q promedio=π4

(0.1138m )2×5.928m /s

Q promedio=0.060m3/s

Método Gráfico

Para usar este método, hallaremos el Rmax a partir de la Vmax mediante la ecuación: (usaremos como ejemplo la Vmax para la frecuencia de 20 Hz)

Donde: Vmax = 6.89m /sDi = 0.1138 mρ =1.2 kg/m³µ =0.0000179 kg/ms

Entonces: Re max = 52557

Luego utilizamos la gráfica de Nikuradse para hallar <V>/Vmáx proyectando:


Remax=ρ×Di×Vmax

μ


<V>/Vmáx=0.81

V = 0.81xVmax

V= 5.546 m/s

Q=V.A

Q=5.546xπx(0.1138/2)²

Q= 0.056 m³/s

Se procede de la misma forma para las frecuencias de 10, 30, 40 y 50 Hz.

Método de Integración

Para usar este método, se procedió a trazar la grafica R vs V (ver apéndice de graficas), la cual tiene una tendencia cuadrática.

El caudal es:

dQ=VdA

dA=2 πrdr

dQ=2πVrdr

Integrando



Q=2π0

r

Vrdr

Ejemplo de cálculo para 20Hz :

De la grafica Nº 01 , se tiene la respectiva ecuación polinomial:

y = -2E+08x6 - 0.002x5 + 43109x4 + 7E-06x3 - 781.4x2 + 3E-10x + 6.869

Reemplazando en la ecuación del caudal

Q=πr0

r5

[−2E+08 r6−0.002 r5+43109 r4+7E-06 r3−781.4 r2+3E-10 r+6.869 ]dr

Q=0.05506226m3/s

La velocidad es:

V= 4Q

πD2r3

V= 4×0.05506226m3/ sπ (0.1138m )2

V=5.413518485m / s

Se procede de la misma forma para las frecuencias de 10, 30, 40 y 50 Hz.

o DESVIACION

Comparación entre método de áreas equivalentes y método integral

Datos: para 20 Hz

Vareas =5.928 m/s

Qareas=0.060 m3/s

Vintegral=5.414 m/s



Qintegral=0.055 m3/s

Para la velocidad V en m/s desviacion=|5.414−5.9285.928 |x100%% desviacion=8.67%

Para el caudal Q en m3/s desviacion=|0.055−0.0600.060 |x100%% desv iacion=8.3%

Comparación entre método de áreas equivalentes y método grafico

Vareas =5.928m/s

Qareas=0.060m3/s

Vgrafico=5.546 m/s

Qgrafico=0.056 m3/s

Para la velocidad V en m/s desviacion=|5.546−5.9285.928 |x 100%% desvia cion=6.44%

Para el caudal Q en m3/s desviacion=|0.056−0.0600.060 |x100%% desviacion=6.6%

GRÁFICAS

GRÁFICA 1: DISTRIBUCIÓN DE VELOCIDADES PARA FRECUENCIA DE 10 Hz



-0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.060.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

f(x) = − 645.333956647958 x² + 2.24871965625057E-15 x + 3.58609704445693R² = 0.920001601849452

MÉTODO GRÁFICO A 10 HZ

MÉTODO GRÁFICO A 10 HZPolynomial (MÉTODO GRÁFICO A 10 HZ)

radio(m)

velo

cidad

(m/s

)


-0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.060.0001.0002.0003.0004.0005.0006.0007.0008.000

f(x) = − 152208000 x⁶ − 0.0000000212529 x⁵ + 431091 x⁴ + 5.9577E-11 x³ − 781.49 x² − 3.01995E-14 x + 6.8692R² = 0.999666779364812






-0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.060.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

f(x) = − 220057.37126 x⁴ + 1.962001E-11 x³ − 941.80726383 x² − 2.6083666E-14 x + 9.8224400563R² = 0.995831118108




-0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.060.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

f(x) = − 428838.746751 x⁴ − 3.8769305E-12 x³ − 182.075240292 x² + 1.6009682E-15 x + 11.1757747884R² = 0.988690928611506






-0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.060.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

f(x) = − 550773.473868 x⁴ − 2.9024331E-11 x³ − 161.926076825 x² + 3.5033471E-14 x + 13.9222082492R² = 0.989052914977713



GRÁFICA 7: DISTRIBUCIÓN DE VELOCIDADES COMPLETO PARA TODAS LAS FRECUENCIAS TRABAJADAS

-0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.060.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

PERFIL DE VEOCIDADES MÉTODO DE ÁREAS EQUIVALENTES

10 HZ 20 HZ 30 HZ 40 HZ 50 HZ



APLICACIONES

APLICACIONES EN LA MEDICINA

En los equipos actuales, la adquisición de datos para espirometría en el paciente intubado se realiza a través de un tubo interpuesto entre la sonda endotraqueal y la pieza en Y (imágen) (ETT= Sonda Endotraqueal). Los conectores A y B se conectan al módulo de espirometría el cual mide la presión a este nivel. El cono C es para la conexión del capnógrafo. Conceptualmente este dispositivo es lo que se conoce como tubo de Pitot.

APLICACIONES EN LA FÓRMULA 1

Los equipos de Fórmula Uno colocan estos tubos en áreas en las cuales quieren medir la velocidad del paso del aire. Suelen verse en los test de pretemporada y, rara vez, en alguna sesión de entrenamientos libres en plena temporada, colocados entre el morro del coche y el pontón o encima de la carrocería en la región del motor.Estos tubos contienen aire, por tanto miden la presión que ejerce el aire que entra por la punta con respecto al que ya hay en el dispositivo. Esta presión es una presión estancada, conocida como presión total o, algunas veces (sobre todo en ámbitos de aviación), como presión del pitot.No sólo se usa la presión estancada para determinar la velocidad de la corriente de aire. La ecuación de Bernoulli (ecuación que determina el movimiento de un fluido en una corriente de agua) establece que:

Presión estancada = presión estática + presión dinámicaPor tanto la presión dinámica es la diferencia entre la presión de estancamiento y estática. La presión dinámica se calcula utilizando un diafragma dentro de un elemento cerrado. Si el aire a un lado de la membrana está como la presión estática y el otro lado como la presión estancada, entonces la deflexión del diafragma es proporcional a la presión dinámica, empleada para evaluar la velocidad del fluido.



Cabe recordar que un monoplaza de Fórmula 1 varía en las formas en que se puede tomar los datos, aumentando o disminuyendo el paso por una recta, e incluso desplazando la posición de los tubos Pitot consiguiendo diferente información adecuada a lo que busquen las escuderías.

APLICACIONES EN AERONAVES:

El tubo de pitot se utiliza como instrumento de medida de la velocidad de los aviones respecto el aire. Hay que tener en cuenta que es justamente la velocidad relativa entre el avión y el aire (IAS, Indicated Air Speed) que se conoce como la velocidad del aire indicada, es la que mantiene al avión en vuelo, no la velocidad respecto el suelo (GS ground speed). El GPS da la velocidad del avión respecto el suelo y mediante el tubo de pitot se obtiene la velocidad respecto el aire.

La velocidad del avión respecto el aire depende de la velocidad del avión respecto el suelo y de la velocidad del aire. Si el avión se mueve con viento de cara se tiene que sumar la velocidad del avión con la velocidad del aire, de esta manera parece que el avión se mueve más rápido. Y efectivamente se mueve más rápido respecto el aire, pero más lento respecto el suelo. ¿Cómo puede ser?, son cosas de la velocidad relativa, imagínense que salen a pasear un día de mucho viento, si les viene el viento de cara, notaran más el viento y avanzaran más despacio. En cambio si el viento les empuja, notaran menos el viento y avanzaran más rápido. Lo mismo les ocurre a los aviones con viento de cara la velocidad respecto el suelo es menor y con viento de cola es mayor.



La velocidad del suelo nos indica cuanto tiempo durara el vuelo y la velocidad relativa al aire da la sustentación del ala, que es lo que mantiene al avión volando. Hay que tener en cuenta además que la presión disminuye con la altura, puesto que la cantidad de aire es menor a medida que aumenta la altura de la atmosfera.

El tubo de pitot sirve pues para conocer a qué velocidad el avión choca contra el aire. Su funcionamiento se basa también en la ecuación de Bernoulli y llevan incorporados sistemas de calefacción para evitar que se hielen y se obstruya la toma dinámica.


Informe Pitot

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