Taller_Practico_Hidraulico

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Experimento de caracterización de un sistema
hidráulico
Cristian Felipe Téllez Quiroga, 20191005035
cftellezq@udistrital.edu.co
Humberto Castro Gutiérrez, 20191005015
hcastrog@udistrital.edu.co
Jhaider Andres Herrán Herrera, 20191005001
jaherranh@udistrital.edu.co
Resumen—Experimento en el cual se caracteriza un sistema
hidráulico, se hallan las curvas correspondientes de flujo y
presión para elementos de conducción de fluidos (mangueras),
la inertancia (elementos de almacenamiento de energı́a cinética),
y la capacidad hidráulica para elementos de almacenamiento de
energı́a potencial.
Index Terms—Hidráulica, fluidos, flujo, presión, resistencia
hidráulica, capacidad hidráulica, inertancia, caudal, energı́a
cinética, energı́a potencial.
I. MARCO TEÓRICO.
Un sistema hidráulico es un conjunto de mecanismos que
utilizan fluidos a presión para accionar maquinaria o mo-
ver componentes mecánicos. El sistema se compone de una
fuente de energı́a (normalmente una bomba), depósitos de
almacenamiento de fluido, válvulas para controlar el flujo del
fluido y dispositivos que utilizan el fluido para realizar un
trabajo, que pueden incluir cilindros hidráulicos, motores y
otros actuadores. Los sistemas hidráulicos son comunes en una
variedad de aplicaciones, como vehı́culos pesados, equipos de
construcción, aeronáutica y sistemas de frenos en automóviles,
entre otros. Debido a su capacidad para transmitir altas fuerzas
a través de distancias cortas, son especialmente adecuados para
aplicaciones que requieren una alta potencia en un espacio
reducido, o para aplicaciones que implican la transmisión de
energı́a a través de formas complicadas de movimiento.[1][2]
II. OBJETIVOS.
1. Mediante experimentación, hallar la curva caracterı́stica
de flujo vs presión de la resistencia hidráulica Ro, está
resistencia es la que se encuentra entre la moto-bomba
y el tanque (envase de gaseosa).
2. Mediante experimentación, hallar la curva caracterı́stica
de flujo vs presión de la resistencia hidráulica RH , está
resistencia es la que se encuentra entre el tanque (envase
de gaseosa) y la terminación de la manguera 1.
3. Calcular la inertancia de la manguera 2 (la que contiene
RH ), para el liquido utilizado en la práctica (agua).
4. Calcular la capacidad hidráulica del tanque (envase de
gaseosa).
5. Simular en matlab el sistema con los valores obtenidos
experimentalmente y comparar con la realidad.
III. METODOLOGÍA.
III-A. Elementos utilizados
1. Moto-bomba (3v-6v).
Figura 1: Moto-bomba
2. Manguera de 4mm de diámetro.
Figura 2: Manguera de 4mm de diámetro
3. Manguera para cánula (2mm).
2
Figura 3: Cánula
4. Abrazadera plástica (resistencia Ro).
Figura 4: Abrazadera plástica
5. Cánula (resistencia)
Figura 5: Cánula (resistencia RH )
III-B. Procedimientos
III-B1. Procedimiento A: Caracterización de Ro y RH
1. A la manguera de diámetro de 4mm se le prensó la abra-
zadera plástica con el fin de obtener una resistencia al
flujo de agua, en este caso para la resistencia hidráulica
Ro.
2. A la manguera de diámetro de 2mm se le oprimió con
la cánula en una posición fijada, con el fin de obtener
una resistencia al flujo del agua, en este caso para la
resistencia hidráulica RH .
3. Se conectaron las mangueras al tanque, en este caso, un
envase de gaseosa plástico de 3L.
4. Apoyándonos de un flujo constante de un fluido en este
caso agua, se lleno el primer contenedor, como era de
esperarse conforme a lo visto en clase por la presión
de la columna presente en este se obtiene un flujo de
salida, seguido de esto para medir el flujo de salida,
se opto por medir el tiempo que tardaba en llenar un
recipiente de una capacidad conocida (100ml). Haciendo
la respectiva conversión al sistema internacional de
medidas se registro en una tabla de excel los valores
obtenidos.
5. Por otro lado con la capacidad hidráulica estimada (con
el calculo realizado) y el volumen del recipiente al
momento de alcanzar el estado estacionario se obtiene el
valor de la presión de la columna y con el procedimiento
mencionado anteriormente se determina el valor del
flujo, una vez obtenidos estos datos se repite el proceso
variando el flujo de entrada lo cual hace que aumente
la presión de la columna en estado estacionario, lo cual
termina por aumentar el flujo de salida, disminuyendo
el tiempo para llenar el recipiente de 100ml, ya con los
respectivos datos obtenidos al variar el flujo de entrada
se realiza la gráfica de estos apoyándonos en Excel se
inserta la linea de tendencia y con la pendiente de esa
se estima el valor de la resistencia hidráulica.
Figura 6: Procedimiento A
III-B2. Procedimiento B: Calculo de la capacidad
hidráulica (tanque) y la inertancia de la manguera (LH )
1. Se midió la longitud de la manguera.
2. Se midió el diámetro de la manguera.
3
3. Empleando la siguiente fórmula se cálculo la inertancia
de la manguera.
LH =
ρ(L)
π(d2)
4
4. Empleando la siguiente fórmula se cálculo la capacidad
hidráulica del tanque.
CH =
V
Pc
CH =
A
ρ(g)
III-B3. Procedimiento C: Caracterización del sistema
hidráulico en conjunto
1. Se puso en funcionamiento todo el sistema hidráulico, de
una olla que contenı́a agua, se sumergió la moto-bomba
y a la salida de la misma, se le conectó la manguera 1
(Ro).
Figura 7: Procedimiento C
2. Se midió el flujo de salida de la manguera 2 (RH ) de
la misma forma como en el procedimiento A para las
resistencias hidráulicas.
3. Se midió el tiempo que tardo en llenar 100ml.
III-B4. ENLACE PARA EL DOCUMENTO
DE EXCEL: https://udistritaleduco-my.sharepoint.
com/:x:/g/personal/jaherranh udistrital edu co/
EUnRgCuQJn5HmPrKhnZ5TXoBDYcvQH9BkNdZC53p2oZ3Lg?
e=jCSffP
IV. EXPERIMENTACIÓN
IV-A. Procedimiento A
Caracterización para Ro
Figura 8: Experimentación para Ro
Caracterización para RH
Figura 9: Experimentación para RH
IV-B. Procedimiento C
Caracterización para el sistema hidráulico en conjunto.
Figura 10: Experimentación para el sistema hidráulico
V. RESULTADOS
Los datos obtenidos para la caracterización de Ro son:
https://udistritaleduco-my.sharepoint.com/:x:/g/personal/jaherranh_udistrital_edu_co/EUnRgCuQJn5HmPrKhnZ5TXoBDYcvQH9BkNdZC53p2oZ3Lg?e=jCSffP
https://udistritaleduco-my.sharepoint.com/:x:/g/personal/jaherranh_udistrital_edu_co/EUnRgCuQJn5HmPrKhnZ5TXoBDYcvQH9BkNdZC53p2oZ3Lg?e=jCSffP
https://udistritaleduco-my.sharepoint.com/:x:/g/personal/jaherranh_udistrital_edu_co/EUnRgCuQJn5HmPrKhnZ5TXoBDYcvQH9BkNdZC53p2oZ3Lg?e=jCSffP
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Figura 11: Datos obtenidos para Ro
Presión y flujo para la caracterización de Ro:
Figura 12: Datos obtenidos para Ro
Gráfica correspondiente:
Figura 13: Gráfica para obtención de Ro
Los datos obtenidos para la caracterización de RH son:
Figura 14: Datos obtenidos para RH
Presión y flujo para la caracterización de RH :
Figura 15: Datos obtenidos para RH
Gráfica correspondiente:
Figura 16: Gráfica para obtención de RH
De las gráficas se observa que:
Ro =
1
3 ∗ 10−7
Ro = 3,33 ∗ 106
Pa*s
m3
RH =
1
4 ∗ 10−8
RH = 2,5 ∗ 107
Pa*s
m3
Por lo tanto la resistencia hidráulica Ro es de Ro = 3,33∗106
(Pa*s/m3) y la resistencia hidráulica RH es de RH = 2,5∗107
(Pa*s/m3). Para la capacidad hidráulica CH y la inertancia LH
tenemos que:
CH = 5,81195 ∗ 10−5
m3
Pa
LH = 3,82 ∗ 108
Para el procedimiento C tenemos que:
Figura 17: Datos obtenidos para el flujo de salida 2
El flujo de la bomba es, según datasheet:
ϕB = 100
lt
h
ϕB = 2,78 ∗ 10−5
m3
s
5
Los parámetros ingresados a Matlab son:
Figura 18: Parámetros de Matlab
El modelo simulado en simulink del sistema es:
Figura 19: Modelo simulado
Gráfica obtenida:
Figura 20: Gráfica obtenida
VI. CONCLUSIONES
1. Se utilizó la teorı́a vista en clase sobre el comportamien-
to de los sistemas hidráulicos para poder caracterizar las
resistenciashidráulicas.
2. Dadas las complicaciones del experimento al momento
de hacer las respectivas aislamientos en las tuberı́as,
la motobomba y las condiciones ambientales las cuales
fueron una aproximación se puede apreciar un error al
compararlo con el caso ideal simulado, pero aún ası́ no
es un error tan grande dadas las circunstancias.
3. Se pudo observar que con la teorı́a aprendida en clase se
puede analizar un sistema que no es lineal, como si lo
fuera tomando un intervalo donde se comporta como tal,
viéndose esto ejemplificado en la linealización realizada
para el análisis de este sistema.
4. El segundo flujo obtenido a la salida del sistema
hidráulico montado como experimento es comparable
al obtenido por en simulación matlab Simulink, los
valores usados en la simulación fueron los obtenidos
y caracterizados del montaje para el experimento. Se
utilizó el diagrama de bloques que correspondiente a la
configuración que se monto para el experimento.
REFERENCIAS
[1] AULA21. ((Qué es un Sistema Hidráulico y cómo fun-
ciona.)) (), dirección: https://www.cursosaula21.com/que-
es-un-sistema-hidraulico/.
[2] SHI. ((Sistema hidráulico.)) (), dirección: https: / /www.
bombas-hidraulicas.com.mx/sistema-hidraulico/.
https://www.cursosaula21.com/que-es-un-sistema-hidraulico/
https://www.cursosaula21.com/que-es-un-sistema-hidraulico/
https://www.bombas-hidraulicas.com.mx/sistema-hidraulico/
https://www.bombas-hidraulicas.com.mx/sistema-hidraulico/
	Marco teórico.
	Objetivos.
	Metodología.
	Elementos utilizados
	Procedimientos
	Procedimiento A
	Procedimiento B
	Procedimiento C
	ENLACE PARA EL DOCUMENTO DE EXCEL
	Experimentación
	Procedimiento A
	Procedimiento C
	Resultados
	Conclusiones