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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE ANZOATEGUI
ESCUELA DE INGENIERIA Y CS. APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA
LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I
MEDICIÓN DE VELOCIDAD
Realizado por: Revisado por:
Br. Carlos Lugo Prof. Jhonny Martínez
CI: 23546230
Sec: 02
Barcelona, 18 de enero de 2012
1
RESUMEN
En la práctica de de medición de velocidad se realizaron los diferentes
métodos de medir velocidades angulares que son usados en la ingeniería de
hoy en día. Se utilizaron específicamente dos instrumentos para medir
velocidad, un tacómetro y un estroboscopio, el material o equipo medido por
dichos instrumentos de medición fue la biela o hélice, tomada como eje de un
motor de aire acondicionado que se encontraba en el laboratorio de fluidos de
la universidad. Esto ayudo a los estudiantes a familiarizarse con los diferentes
medidores de velocidad y en obtener un aprendizaje del funcionamiento de
estos instrumentos. Se realizaron 6 medidas de velocidad exactamente con
cada unos de los dos instrumentos, los cuales arrojaron los resultados en
revoluciones por minuto (rpm), recibiendo así una serie de resultados los más
exactos y semejantes posibles.
2
CONTENIDO
Pag.
1.- RESUMEN……………………………………………………………2
2.- INTRODUCCIÓN……………………………………………………4
3.- OBJETIVOS…………………………………………………………6
4.- MATERIALES Y EQUIPOS………………………………………...7
5.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL……………………………..8
6.- RESULTADOS………………………………………………………10
7.- ANALISIS DE RESULTADOS……………………………………..11
8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………..12
9.-BIBLIOGRAFIA……………………………………………………..13
10.-APENDICE
- APENDICE A – EJEMPLOS DE CÁLCULOS………………..14
- APENDICE B – ASIGNACIÓN………………………………..15
- APENDICE C – ANEXOS.…………………………………….17
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INTRODUCCIÓN
En la ingeniería es de gran importancia el conocimiento algunos tipos
de velocidades, estas son de gran importancia para saber o medir ciertos
movimientos con respecto al tiempo por razones que pueden partir desde la
determinación de aceleraciones o de fuerzas de inercia que tienen que ver en
una pieza alterna de un dispositivo hasta la máxima potencia transmitida por
una pieza rotativa de una máquina.
El cálculo de velocidad se trata o consiste en la observación de el
tiempo necesario en el que un punto de la pieza recorre una distancia dada.
Cuando las velocidades son bastante elevadas para permitir la observación
visual, se utilizan instrumentos para medir velocidades angulares.
La velocidad es el cambio o la variación de la posición de un cuerpo por
unidad de tiempo. Esta se puede denotar como un vector, es decir, tiene
módulo (magnitud), dirección y sentido. La magnitud de la velocidad,
conocida también como rapidez, se suele expresar como distancia recorrida
por unidad de tiempo (normalmente, una hora o un segundo); se expresa, en
kilómetros por hora (km/h) o metros por segundo (m/s). Cuando la velocidad
es uniforme, es decir, permanece constante, se puede determinar sencillamente
dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo empleado. Cuando un objeto
está acelerado, su vector velocidad cambia a lo largo del tiempo. La
aceleración puede consistir en un cambio de dirección del vector velocidad, un
cambio de su magnitud o ambas cosas.
4
La velocidad de un cuerpo o pieza en movimiento rotacional, se llama
velocidad angular, y se refleja o se determina por el número de vueltas que
realiza un cuerpo en un tiempo determinado, en un recorrido de dos PI
radianes. (3.141592654…..rad)
La velocidad angular de un eje se puede determinar de varias formas o
maneras, una de las formas más exactas y de fácil aplicación es mediante un
tacómetro, el cual, calcula el número de vueltas que realiza un eje, en un
minuto. Otra forma es por medio de los estroboscopios que son instrumentos
medidores de velocidad angular, que se basan en sincronizar un flash de luz,
con las revoluciones del eje rotatorio, permitiendo que el ojo humano, solo
reciba la misma imagen, de un mismo instante de tiempo, produciendo una
impresión de estática en el eje en movimiento.
Bajo una proporción bastante alta conseguimos en el campo de trabajo
máquinas que son impulsadas por elementos rotativos como son poleos o
motores. Al conocer la velocidad angular del elemento motor rotativo,
podemos conocer la velocidad lineal de las partes de movimiento alternativo.
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2.-OBJETIVOS
2.1 Objetivo general:
Familiarizar al estudiante con los diferentes medidores de velocidad
angular que se usan normalmente en la ingeniería.
2.2 Objetivos específicos:
1. Aprender el principio de funcionamiento de algunos instrumentos de
medición de velocidad angular usados en el laboratorio.
2. Realizar las curvas de calibración de los instrumentos de medición de
velocidad angular seleccionados.
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3.-MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZANDOS
3.1 Tacómetro
Marca: Teclock
Serial: 04807
Apreciación: ± 2 rpm.
3.2 Estroboscopio Digital
Marca: MONARCH
Apreciación: ± 1 rpm.
3.3 Banco de prueba: Unidad de aire acondicionado
Marca: P.A. Hilton LTD. Engineers
Serial: 5756
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4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
4.1- Se encendió la unidad de aire acondicionado mediante un botón de
encendido.
4.2- Una vez encendido el aire acondiciona tomado como banco de
prueba, se procedió a tomar la primera medida de velocidad angular
con el tacómetro. Al tacómetro se le ajustaba la apreciación y se
ajustaban la medida mediante un botón en la parte superior del
instrumento para que comenzara desde cero, y así poder tomar la
medida de velocidad. Este se colocaba en el eje del aire y
automáticamente arrojaba un resultado.
4.3- Se repitió el procedimiento anterior con el tacómetro en varias
ocasiones hasta lograr ver que dos de las lecturas se repitieran o
fueran muy similares aproximadamente.
4.4- Luego con el eje del aire acondicionado a la misma fuerza o
intensidad se practico también la medición de la velocidad con el
estroboscopio. Al igual que en el tacómetro, se repitió varias veces
hasta que dos de las medidas se repitieran. Al estroboscopio se le fue
ajustando la perilla de velocidad hasta encontrar o lograr que el flash
produjera un efecto estático en el eje.
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4.5- Luego de haber realizado las respectivas mediciones de la
velocidad angular que arrojaba el eje del aire acondicionado con
ambos instrumentos, se cambio la intensidad del eje en el tablero de
dicho dispositivo y se realizaron las respectivas mediciones con el
tacómetro y el estroboscopio.
4.6- Se repitió el procedimiento hasta obtener 6 medidas de velocidad
angular con los dos instrumentos antes mencionados. Cambiando
constantemente la fuerza ola intensidad del eje después de hacer la
medición con los dos instrumentos.
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5.- RESULTADOS.
5.1 Tabla: Datos que se obtuvieron de la práctica.
N° de medidas Tacómetro (rpm) Estroboscopio (rpm)
1 610 609
2 802 808
3 952 950
4 1014 1020
5 1070 1068
6 1100 1096
5.2 Gráfica: Curva de calibración.
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Calibración del Tacómetro
0
200
400
600
800
1000
1200
0 200 400 600 800 1000 1200
Tacómetro (rpm)
Est
rob
osco
pio
(rp
m)
Curva decalibración
Ajuste de la curva
6.- ANALISIS DE RESULTADOS
Al observar las curvas de la gráfica se puede decir que se encontró una
gran similitud entre las medidas tomadas por el estroboscopio y el tacómetro,
y además arrojando resultados muy parecidos e incluso algunos dieron casi la
misma medida y otras muy parecidas. Sin embargo hay ciertos puntos en los
que se notoriamente una desviación o precipitación, si se quiere, despreciable.
Esto es porque dicha desviación pudiera ser el error propiamente del individuo
al ser tomada la medida, ya que las medidas tomadas por los instrumentos
utilizados fueron bastantes dependientes, esto quiere decir que dependían de la
apreciación de cada persona.
Estos instrumento son un poco complicados de entender pero de fácil
manejo a la hora de usarlos, aunque de por si esta la falta de experiencia de
cada. Ya que el tacómetro debe introducirse en el eje con mucha precisión y
cuidado de lo contrario simplemente puede arrojar un resultado incorrecto al
no ponerlo a trabajar al momento que se debe. Por otra lado el estroboscopio
presenta un margen de error extra al de su apreciación debido a que trabaja
con un flash de luz el cual tiene que ser captado por nosotros, también se une
el mantenimiento fijo apuntando al eje a su vez ir calibrando hasta obtener la
medida deseada y como la medida es tomada a la vista de cada estudiante, no
es precisa para todos, ya que cada ser humano no tiene la misma precisión
óptica.
Después de haber realizado esta práctica, particularmente me pareció
que el tacómetro es mejor debido a su comodidad y su practicidad a la hora de
tomar medidas de velocidades. Todos estos aspectos tuvieron importancia a la
hora de arrojar los resultados.
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7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
7.1 Conclusiones:
1. Con la utilización del tacómetro se aumento más la desviación de error en
las medidas. Ya que en él, los errores se pueden producir al no colocarlo o
introducirlo con precisión en el eje del aire acondicionado o simplemente
arrojar un resultado erróneo al no ponerlo a trabajar en el momento
correcto y exacto debido a la potencia o fuerza que se encuentre el eje.
Mientras que con el estroboscopio la desviación de error pueden ser mucho
menor, ya que este trabaja con un flash de luz el cual tiene que ser captado
por nosotros, también se une la dificultad de mantenerlo fijo apuntando al
eje y a su vez ir calibrando hasta obtener la medida.
2. El tacómetro se puede asumir como más exacto que el estroboscopio, ya
que este está sujeto a la apreciación de su usuario. Y el tacómetro posee
menos apreciación, esto quiere decir, que el resultado arrojado es más
exacto.
3. Cuando las velocidades del tacómetro dan iguales a las del estroboscopio,
quiere decir que las medidas son buenas y sus frecuencias son iguales. Se
debe tomar como una medida apropiada para la realización de dicho
experimento.
7.2 Recomendaciones:
1. El tacómetro en comparación con el estroboscopio es mucho mejor de
utilizar, debido a su comodidad y su practicidad a la hora de tomar
medidas.
2. El tacómetro representa una opción bastante apropiada pues es más versátil
para traslado y funcionamiento.
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8.- BIBLIOGRAFÍA
8.1- Tacómetro, Wikipedía, la Enciclopedia Libre, disponible en:
http://es.wikipedia.org/wiki/tacómetro
8.2 Taquímetria, la Enciclopedia Libre, disponible en:
http://es.wikipedia.org/wiki/taquímetria
8.3 Doolitle, J. S., Laboratorio del Ingeniero Mecánico, Editorial Hispano
Americana, (1971)
8.4 Mecánica de Fluidos Aplicada (cuarta edición); ROBERT l. Mott;
Prenctice – Hall Hispanoamericana, S.A.
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9.- APENDICE
9.1 APENDICE A: EJEMPLOS DE CÁLCULOS
X Y X2 X.Y
610 609 372100 370881
802 808 643204 652864
952 950 906304 902500
1014 1020 1028196 1040400
1070 1068 1144900 1140624
1100 1096 1210000 1201216
∑= 5548 ∑=5551 ∑=5304704 ∑=5308485
m=n∑ X iY i−∑ X i∑Y i
n∑ X i2−(∑ X i)
2
b=∑ X i
2∑Y i−∑ X i∑ X iY i
n∑ X i2−(∑ X i )
2
m=6(5306546 )−(5584 )(5551)
6(5304704 )−(5548 )2=0 ,1723
b=(5304704 )(5551)−(5548)(5306546 )
6 (5304704 )−(5548 )2=5 ,4343
Y=0 ,1723 X−5 ,4343
9.2.- APENDICE B: ASIGNACIÓN
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1.- Explique el principio de funcionamiento del contador de revoluciones.
Estos instrumentos cuentan las veces que una cinta o cualquier punto
del eje pasa por un mismo lugar en una unidad de tiempo, generalmente todos
estos instrumentos tienen un determinado tiempo llamado base de tiempo y lo
multiplican por una constante antes de entregar la lectura esto se hace para no
tener que esperar un minuto para obtener la lectura; por ejemplo se cuentan las
vueltas que da el eje en 5 segundos y se multiplica por 12 para tener el
resultado en RPM si la base de tiempo es 5 segundos.
2.- Explique el principio de funcionamiento del Tacómetro o Taquímetro
así como los diferentes tipos de Tacómetro.
El tacómetro es un dispositivo que mide las revoluciones por minuto
(RPM) del rotor de un motor o una turbina, velocidad de superficies y
extensiones lineares. Son utilizados para llevar un registro de velocidades del
elemento que tengamos en estudio, que nos permita saber si está trabajando en
forma adecuada. El tacómetro recibe impulsos por parte del eje en movimiento
mediante un adaptador mecánico, en el interior se produce un campo
magnético que excita a la bobina e impulsa la aguja que marca a una escala
conocida.
Existen dos tipos de tacómetros muy utilizados: el tacómetro óptico y el
tacómetro de contacto.
El tacómetro óptico mide con precisión la velocidad rotatoria (RPM)
usando un haz de luz visible, puede ser usado a una distancia de hasta 8m en
un elemento rotatorio. La construcción robusta, portabilidad y buenas
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características lo hacen la opción ideal en las ares de mantenimiento para
operadores de maquinas entre otros.
El tacómetro de contacto mide con precisión la magnitud de la
velocidad rotatoria y de superficies, se lleva a cabo por medio de un adaptador
mecánico con cabeza o con rueda de medición. Este tipo de instrumentos son
óptimos para determinar las revoluciones de maquinas, piezas e instalaciones
giratorias por ejemplo: cintas transportadoras, motores mecanismos asociados
por correas, entre otros.
3.- Explique el principio de funcionamiento del Estroboscopio.
El estroboscopio es un instrumento que permite visualizar un objeto que
está girando como si estuviera parado o girando muy lentamente aparentando
congelar el movimiento cíclico. Está dotado de una lámpara, normalmente del
tipo de descarga gaseosa de xenón, similar a las empleadas en los flashes de
fotografía que emite una serie de ellos consecutivos y con una frecuencia
regulable. Si se tiene un objeto que está girando a N revoluciones por minuto
y se regula la frecuencia del estroboscopio a N destellos por minuto y se
ilumina con él el objeto giratorio, éste, al ser iluminado siempre en la misma
posición, aparecerá a nuestros ojos como parados (estáticos).
Si la frecuencia de los destellos no coincide exactamente con la de giro,
pero se aproxima mucho a ella, se verá el objeto moverse lentamente según la
frecuencia de destello del estroboscopio, hacia delante si es inferior o hacia
atrás si es superior a la de giro.
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9.3.- APENDICE C: ANEXOS
TACÓMETRO
ESTROBOSCOPIO:
17
EJE ROTATORIO:
TABLERO DE CONTROL DE VELOCIDADES
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