Otras carreras Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

[Cristhie]

Aunque la pregunta suena muy básica, me encuentro en la situación de que necesito medir el caudal del gas (para una síntesis que necesito burbujeo) y no hay forma. Tengo la longitud de mi tubo, su diámetro, etc. Pero no sé a qué velocidad sale el gas (O2) de la botella (conozco la presión) con lo cual no puedo determinar el caudal. Esto se soluciona con un medidor de flujo, pero no tenemos. Si se os ocurre algún experimento o forma de que mida el caudal, os lo agradecería eternamente, ya que es uno de los parámetros que influye directamente en mi síntesis.

[arivasm]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Y por qué no recoges el gas en una probeta invertida y llena de agua y con un sencillo cronometrado mides el caudal?

[carmelo]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Hola.

Hace como de dice Arivasm o sinó trata de hacer algo parecido a esto. Tampoco es tan complicado. Se mide cuanto tarda en ascender las burbujas generadas. el gas entra en forma lateral



Saludos
Carmelo

PD: Me intriga bastante saber que reacción es tan dependiente del flujo. Cuando se utilizan como reactivo los gases se suelen utilizar en exceso y por lo tanto pequeños cambios en el caudal no generan grandes cambios en el desarrollo de la reacción. Son mas dependientes de la posición del "burbujeador" (no es lo mismo ponerlo casi en la superficie que en el fondo), dado que existe menos tiempo de contacto entre la burbuja y la solución.


Saludos nuevamente.

[visitante20160513]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Haría falta conocer el diseño con algo más de detalle:

1.- ¿De donde proviene el gas?
2.- ¿A donde es conducido?
3.- ¿Se conocen las presiones del gas en el origen y en el depósito de destino?
4.- ¿Para que se utiliza el gas? ¿Se consume en el proceso?

Salu2, Jabato.

[carmelo]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Se supone que quiere saber el caudal a la salida del manoreductor. Al menos así lo interpreté yo.

Saludos
Carmelo

[visitante20160513]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Bueno, parece un sencillo problema de cálculo si se conocen las presiones en los extremos del tubo, cosa que puede hacerse diseñando un sencillo manómetro diferencial con un pequeño tubo relleno de agua. El resto es un sencillo cambio de escala aplicando Bernoulli, a tanta presión entre los extremos del tubo tanta velocidad, y en consecuencia tanto caudal, creo que no es difícil diseñar un sencillo dispositivo que convierta la presión diferencial en los extremos del tubo en caudal de oxígeno. Creo que puede admitirse quizás que la presión media del oxígeno en el tubo será constante e igual a la presión de suministro y tratar el problema como si el fluido fuera incompresible. Admitiendo además que la variación de la cota entre los extremos del tubo será pequeña no debería influir demasiado, lo que nos permitirá resolver el problema mediante el teorema de Bernoulli.

Bastaría entonces montar un dispositivo que mida la presión y la temperatura media del oxigeno en el tubo (suponiendo que no sea muy largo) lo que nos permite evaluar su densidad y otro dispositivo para medir la presión diferencial en los extremos del tubo, el resto es aplicar un sencillo teorema, creo.

Salu2, Jabato.

[Cristhie]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Muchisimas gracias por vuestras respuestas. Voy a probar lo de la probeta invertida esta tarde a ver si hay suerte!!!

La reaccion es para la sintesis de lepidocrocita. El burbujeo es importante, pero en los diferentes articulos que he leido usan caudales variables. Y al menos a mi me gustaria conocer el mio para poder ajustarlo en todos los experimentos. Es para mi proyecto final de carrera y aunque por ahora los procesos de sintesis que he hecho han salido bien (siiiiiiiiiiiiiiiiiii!!!!) me gustaria ser capaz de controlar un poco mas las variables que influyen.

He estado leyendo por internet, si no he entendido mal seria colocar una probeta invertida, abrir mi gas y ver el volumen de liquido que desaloja el gas y en cuanto tiempo y de ahi obtengo el caudal facilmente. Es asi?? (Mil gracias porque es la primera vez que oigo hablar de este experimento).

[arivasm]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

seria colocar una probeta invertida, abrir mi gas y ver el volumen de liquido que desaloja el gas y en cuanto tiempo y de ahi obtengo el caudal facilmente. Es asi??

Cierto.

En realidad es un clásico, he aquí una versión para niños

[Cristhie]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Perfecto!!! Funciona Tras varios intentos en los que no habia forma de meter el tubo, lo he conseguido. Probe con una probeta de 100 mL, pero mi entrada de gas es bastante mas rapida que la del video asi que a ver si encuentro una mas grande (y un cronometro un poco decente...).

Mil gracias!!!

- - - Actualizado - - -

Disculpad, pero tengo otra preguntilla relacionada con este tema. He intentado aplicar la Ley de Graham y Bunsen pero me encuentro con que me salen flujos de aire del orden de 10^6 mL/min (como para salir volando). Y creo que el fallo esta al calcular la velocidad, pero no tengo muy claro en que punto la he liado, podriais echarme una mano por favor?
La presion que marca mi manometro es 1 bar (asi que entiendo que esta presion es la sobrepresion a usar en la formula, pero al pasarlo al SI pasa a ser del orden de 10^5 Pa). Para la densidad del gas, encontre que a 1,013 bar es 1,354 kg/m3. Y aqui es donde veo yo el problema, que tengo una presion terriblemente grande y una densidad pequena. Resultado: velocidad de 384 m/s. Mi salida es de 2,8 mm, asi que acabo teniendo un caudal de 1 L/s, que no puede ser... Donde la he liado?

[Alriga]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Cristhie, mira este documento a ver si te ayuda:

Fugas en recipientes: emisión en fase gaseosa

Saludos

[carmelo]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Hola.

No tenes un manoreductor en la salida del tubo?

Saludos
Carmelo

[Cristhie]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Hola,

Carmelo, tengo un manometro de tubo Bourdon para ser exactos.

Alriga, el caso practico me puede ser muy util! El problema es que no tengo acceso al tanque de oxigeno (y ya he preguntado a medio pasillo a ver si saben donde esta o de donde vienen esas tuberias, y ni idea, pero parece ser que suplen a todo el edificio) con lo cual empiezo ya mal porque me faltan datos.

Mil gracias a todos por la ayuda que me estais dando

[Richard R Richard]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

hola Cristhie fijate que en la fórmula que pones en tu esquema

$v=\dst\sqrt{\dfrac{2\Delta P}{\rho}}$

lo que debes poner es $\Delta P= P_{gas}-P_{atm}$

si pones $\Delta P= P_{atm}$ obviamente la velocidad será muy alta

Seguramente tu tienes un manómetro que indica la presión en el interior del contenedor del gas y también otro manómetro despues de la válvula reguladora que indica la presión relativa a la presión atmosférica, y este último es el valor que deberías colocar en la fórmula. Pero he leido que tu manómetro indica 1 bar, Entonces que indica si cierras la valvula de pase de gas ....0? no creo debe indicar solo un poco menos, 1 bar $\approx P_{atm}$
si estoy en lo cierto tu $\Delta P$ es la pequeña variación que percibes en ese manómetro entre el estado abierto y cerrado de la válvula.

Saludos $\mathbb R^3$

[Cristhie]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Muchas gracias Richard R Richard. Tengo dos válvulas con las que puedo regular la presión, pero manómetros solo tengo uno. A ver si me explico un poco mejor: tengo una válvula, que cerrándola/abriéndola ajusto la presión, y a continuación, tengo la válvula de apertura para que salga el gas. Con lo cual cuando abro la válvula de apertura, la presión cae ligeramente (del orden de 0,2 bar) y cuando cierro la presión vuelve a subir, así que, si no me equivoco, el manómetro marca la presión en el interior del tanque, es así??

[Richard R Richard]

Re: Calculo de la velocidad de un gas a la salida de la botella a alta presión

Con lo cual cuando abro la válvula de apertura, la presión cae ligeramente (del orden de 0,2 bar) y cuando cierro la presión vuelve a subir, así que, si no me equivoco, el manómetro marca la presión en el interior del tanque, es así??

si la primera válvula reguladora permanece abierta la suficiente cantidad de tiempo, si.


Fijate si puedes disminuir más la presión de salida de la primer válvula(mas cercana a 1bar), para que la regulación de la segunda sea más fina. La sobrepresión en la fórmula de Graham seria ese pequeño salto de presión.



A mi entender tienes varios posibles caminos,

• El mas facil conseguir un segundo manómetro y colocarlo luego de la segunda válvula, para registrar el $\Delta P$ entre ambos manómetros y con este valor calcular la velocidad con la fórmula

$v=\dst\sqrt{\dfrac{2\Delta P}{\rho}}$

• Otra es armar el esquema tipo tubo pitot o similar como lo ha hecho jabato, usando agua, aceite, o mercurio como fluido, este aparato colocado entre extremos de la última válvula registra $\Delta P$

$\Delta P=\gamma \Delta h$

donde $\gamma$ es el peso específico del fluido utilizado, y esa diferencia de presión la introduces en la misma fórmula.

• Otra es que le armes a cada válvula una escala graduada, donde puedas relacionar su ángulo de apertura, con el caudal experimental que obtienes con la probeta invertida, de ese modo ya no necesitas cálculos , sino repetir las aperturas de las válvulas a la posiciones prefijadas de tu experimento.( cuanto mas finos lo movimientos mas precisa serás). En particular elegiría una presión fija para la primera válvula reguladora, cercana a 1 bar que garantice el máximo flujo que te sea útil y luego jugaría con la otra, la que hace la apertura de flujo para obtener el caudal deseado, te recomiendo consigas una válvula esférica.(las hay de variados tamaños) con las de robinete te será más difícil precisar el ángulo.

• conseguir un caudalímetro etc

Saludos $\mathbb R^3$