Instrumentos De Medicion Para Velocidad 5r3060

INSTRUMENTOS DE MEDICION PARA VELOCIDAD Integrantes:  

Rodríguez Cortés Diego Alberto Valdez Zacarías José Luis

INTRODUCCION: En la actualidad hay muchos instrumentos de medición para velocidad, instrumentos de medición que no conocemos pero que en realidad y en la actualidad son utilizados para determinar la velocidad y que cada tipo de medición utiliza diferentes métodos, materiales y procesos. Algunos de estos tipos de medición son: medición de presión en fluidos en movimientos, sonda pitot de presión estática, anemometría térmica, anemometría doppler, velocimetria de partícula de imagen y selección de métodos para la medición de velocidad. Cada tipo de medición cuenta con un procedimiento diferente, algunos son fáciles de utilizar o algunos son complicados, en ocasiones utilizan material muy sofisticado como un software para captar las señales, algún tipo de láser, o simplemente se llevan a cabo en laboratorios y pueden ser muy caros llevar a cabo estos tipos de medición. Algunos otros procedimientos pueden ser utilizados por gente común, como lo son el velocímetro que es utilizado para medir la rapidez de alguna pelota de béisbol, o de algún jugador; también es utilizado por los policías de tránsito para medir la velocidad que lleva algún automóvil. Dependiendo del tipo de velocidad que se desee medir se utilizara un método conveniente, porque para medir la velocidad va desde con un solo aparato que lo podría usar cualquier persona, hasta la medición de la velocidad por el cambio de transferencia de calor de un fluido o también por una disipación de imagen de partículas atreves de un láser que solo los científicos saben utilizar este método. Por lo tanto es conveniente saber los diferentes tipos de medición que hay para la velocidad por que en algunos campos se utiliza un método de medición diferente.

 MEDICION DE PRESION EN FLUIDOS EN MOVIMIENTO Para el movimiento de fluidos supondremos fluidos incompresibles, consideraremos dos variables: velocidad y presión Necesitaremos dos ecuaciones para describir el movimiento de los fluidos bajo las condiciones comentadas anteriormente  Ecuación de continuidad (conservación de la masa).  Ecuación de Bernoulli (conservación de la energía).

Ecuación de Continuidad Ecuación de continuidad y conservación de la masa.

Masa que entra o sale en un intervalo de tiempo dt Para líquidos, se tiene que:ρ1 = ρ2.

Podemos observar que si A aumenta ⇒ v disminuye.

ECUACION DE BERNOUILLI La ecuación de Bernoulli solo vale para fluidos perfectos, es decir, fluidos sin viscosidad. Ejemplo de la ecuación de Bernoulli en un conducto horizontal y de sección constante.

La ec. de Bernouilli relaciona la diferencia de presión entre dos puntos de un tubo de flujo con las variaciones de velocidad y con las variaciones de altura. Un medidor de Venturi es un dispositivo que se utiliza para medir la velocidad de un fluido dentro de una tubería, si se conoce la diferencia de presión ∆P = P2 − P1 Un tubo de Venturi es usado para medir la velocidad del flujo de un fluido. En la garganta, el area es reducida de A2 a A1 y su velocidad se incrementa de V2 a V1. En el punto 1, donde la velocidad es máxima, la presión es mínima. Esto lo sabemos de la ecuación de Bernoulli.

 SONDA PITOT Las sondas de pitot (también llamadas tubos de Pitot) y las sondas de pitot estáticas (tubos de Prandtl) se utiliza para calcular la presión total, también denominada presión de estancamiento, presión remanente o presión de remanso (suma de la presión estática y de la presión dinámica). Lo inventó el ingeniero francés Henri Pitot en 1732. Lo modificó Henry Darcy, en 1858. Se utiliza mucho para medir la velocidad del viento en aparatos aéreos y para cuantificar las velocidades de aire y gases en aplicaciones industriales.

Una sonda de pitot consiste en un tubo con un orificio de borde redondeado en el punto de estancamiento que mide la presión de estancamiento

Una sonda de pitot estática tiene el tubo con orificio de borde para la medición de presión de estancamiento y además tiene varios orificios ubicados a lo largo de una circunferencia en la superficie exterior para medir la presión estática

Ademas el tubo de pitot estática esta conectado a un medidor de presión diferencial

Por lo que la velocidad de flujo se puede determinar por la siguiente ecuación:

V=

√

2( P1−P2) ρ

Sistema pitot-estática Un sistema pitot-estática es un sistema de sensores e instrumentos sensibles a la presión que se utiliza principalmente en aviación para determinar la velocidad de una aeronave con relación al aire, la altitud y la variación de altitud. Por norma general un sistema de este tipo consiste en un tubo pitot, que capta la presión total, un puerto de estática que capta la presión estática. Los errores en las lecturas de este sistema pueden ser extremadamente peligrosos, ya que de la velocidad aerodinámica depende la sustentación.

Diagrama del sistema pitot estático. Incluye el tubo pitot, los instrumentos pitot estáticos y las tomas de presión estática y

 ANEMOMETRIA TERMICA Miden la velocidad de los fluidos mediante la detección de los cambios en la transferencia de calor de un pequeño sensor calentado eléctricamente (hilo caliente) al colocarlo en el flujo. Mide el coeficiente de transferencia de calor por convención, el cual depende de la velocidad del viento. Los sistemas de anemometría térmica por hilo caliente de TSI son fáciles de usar, y tienen una respuesta de alta frecuencia, que los hace ideales para el estudio de turbulencias.  

Características y beneficios: Medidas de cambios rápidos en la velocidad de flujo Amplia variedad de sondas y geometrías El principio clave del funcionamiento de este tipo se sensores de medida es beneficiarse de la linealidad del aumento de resistencia de algunos materiales con la temperatura. La idea es calentar una resistencia a una temperatura constante, esta resistencia, al

exponerla a un flujo de aire se enfriara disipando calor hacia ese flujo de aire; para mantener la temperatura de la resistencia constante se debe aumentar el voltaje inyectado. Gracias a la respuesta lineal del material usado para la construcción de la resistencia se puede, tras una calibración de la misma, traducir esa diferencia de voltaje inyectado en un valor de temperatura. Los materiales mas utilizados para la construcción de estos sensores son el Tungsteno, el Platino y una aleación de Platino-Iridio: El anemómetro nos permite monitorizar dos señales de velocidad, ya que dispone de dos canales, y también la temperatura de flujo a través del módulo del termopar. Las mediciones se realizan con una sola sonda, colocada en el lugar de interés dentro del flujo a caracterizar, la cual esta conectada al anemómetro, cuyo software captura y graba datos que pueden ser procesados utilizando técnicas de análisis de señales (por ejemplo, la transformada de Fourier). La señal de salida (velocidad o tensión) se puede observar continuamente a través de un osciloscopio.

 Anemómetro Láser Doppler Es un anemómetro digital que muestra la velocidad del viento detectando cuánta luz de un rayo láser ha sido reflejada por las partículas que hay en el aire. Así el rayo láser es dispersado por las moléculas de aire y luego conducido de nuevo al aparato, el que mide la variación de la frecuencia, que es proporcional a la velocidad del aire.

Dibujo de un anemómetro láser. El láser es emitido (1) a través de la lente frontal (6) del anemómetro y es sosegado por las moléculas de aire. La radiación retro-dispersada (puntos) reentra y el efecto reflejado se dirige a

 VELOCIMETRIA DE IMAGEN POR PARTICULA (VIP)

Componentes

Hacer PIV demanda básicamente 4 componentes: Una región ópticamente transparente que contenga al fluido con las partículas

 a evaluar.

Una fuente de luz (laser) para iluminar la zona de interés (un plano o un

 volumen). 

Sistema de adquisición, transmisión y/o almacenamiento basado en una cámara CCD/CMOS, o filmadora, o placas holográficas.



Sistema de procesamientos de datos para extraer la información de velocidades.

 Selección de métodos para la medición de velocidad. Instrumentos de medición:   

Velocímetro Tacómetro Anemómetro

Velocímetro Un velocímetro es un instrumento que mide el valor de la rapidez promedio de un vehículo. Debido a que el intervalo en el que mide esta rapidez es generalmente muy pequeña se aproxima mucho a la magnitud es decir la rapidez instantánea.

Tacómetro

Es un dispositivo que mide la velocidad de giro de un eje, normalmente la velocidad de giro de un motor. Se mide en revoluciones por minuto (RPM). Actualmente se utilizan con mayor frecuencia los tacómetros digitales, por su mayor precisión.

Anemómetro El anemómetro o anemógrafo es un aparato meteorológico que se usa para la predicción del clima y, específicamente, para medir la velocidad del viento. Asimismo es uno de los instrumentos de vuelo básico en el vuelo de aeronaves más pesadas que el aire. En meteorología, se usan principalmente los anemómetros de cazoletas o de molinete, son especie de diminuto molino de tres aspas con cazoletas sobre las cuales actúa la fuerza del viento

Radar de velocidad

Un radar de control de velocidad o pistola de velocidad es una pequeña unidad de radar Doppler usada para detectar la velocidad de objetos, especialmente camiones y automóviles con el propósito de regular el tránsito, como también para velocidades de pelotas en fútbol, tenis, beisbol, corredores y otros objetos móviles en deportes. Este radar no proporciona información sobre la posición del objeto. Emplea el principio del efecto Doppler aplicado a haces de radar para medir la velocidad de objetos a los que se apunta. Estas pistolas radar pueden ser manuales o montadas en un vehículo.