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Revista Ingeniantes 2021 Año 8 No. 2 Vol. 2
Para el diseño del rotor del sensor es necesario deter- superado este ángulo se comienza a generar arrastre
minar si el flujo es laminar o turbulento, este dato nos en el fluido, por lo consiguiente se adopta dicho valor.
muestra como es el perfil de velocidad del fluido. Un Utilizando las relaciones apropiadas y haciendo las ope-
flujo laminar tiene la característica de que al circular raciones se obtiene que el fluido sobre el álabe ejerce
por una tubería, en las paredes, la velocidad es menor una fuerza de sustentación de 25 N por álabe que se
a la observada en el centro del fluido; no así, en el caso encuentre sumergido.
de un flujo turbulento, cuyo perfil de velocidad es más RESULTADOS
uniforme [4]. El análisis de esfuerzo se realizó comparando el rotor
Para determinar el número de Reynolds se tomó en propuesto contra uno del tipo de paletas que es el es-
cuenta la presión de 1.5 kg/cm2 que es la presión diná- tándar en los caudalímetros de marcas como “BUR-
mica del sistema, además de ser la presión mínima de KERT” Y “SYGNET”.
operación. Una vez realizados los cálculos, se obtuvo
un número de Reynolds superior a 3000 lo que indica
un flujo turbulento. Al determinar el régimen del fluido,
es posible determinar la distancia a la que se encuentra
la velocidad promedio del flujo de agua por medio de la
siguiente expresión para flujo turbulento: [5]
y = 0.216 r0 Ec (1)
Donde y representa la distancia con respecto a la pa-
red donde se encuentra la velocidad promedio del flujo
yrers0uletal draodsioardroejalna tubería. Realizando los cálculos los
que la velocidad promedio del fluido
se encuentra a una distancia con respecto a la pared
del tubo de 5.24 mm. Con este resultado se determina
el diámetro que deberá tener el rotor del sensor.
Para que el rotor realice su función, debe contar con Figura 5. Rotor de paletas.
álabes helicoidales, para que el movimiento del agua a Fuente Elaboración propia 2021.
través del cuerpo del cuenta litros, proporcione la ener-
gía mecánica que se requiere para que el elemento Es menester mencionar que las dimensiones para rea-
rote sobre su eje geométrico. El movimiento de la pieza lizar el ensayo fueron tomadas del rotor de un caudalí-
sucede porque el álabe descompone vectorialmente metro marca SIGNET.
la velocidad, generando con esto dos vectores orto-
gonales entre sí uno de ellos es la velocidad del fluido Los resultados de las pruebas de esfuerzos y de de-
y el otro la velocidad lineal del rotor como lo muestra formaciones, ponen de manifiesto las debilidades y for-
la Figura 4. talezas de ambos rotores. El haber realizado la prueba
con el mismo material permite tener un punto de vista
objetivo y cualitativo a cerca del análisis.
Los datos arrojados por SolidWorks en las pruebas ex-
presan que el rotor de álabes helicoidales tiene venta-
jas mecánicas sobre el rotor de paletas, a partir de los
datos de esfuerzos, deformaciones y desplazamientos,
que se observan en la Tabla 1.
Figura 4. Descomposición vectorial de la velocidad del fluido. El análisis se realizó mediante un análisis estático [6][7],
Fuente Elaboración propia 2021. aplicando la mayor carga a la que se enfrentan los me-
canismos. Esta condición ocurre cuando la válvula rea-
Para determinar el ángulo de ataque del álabe se partió liza la apertura, en este momento recibe el rotor (que
de la premisa de obtener la mayor sustentación posible se encuentra inicialmente en estado de reposo) toda
y de acuerdo con la teoría el ángulo Θ con el que se ob- la carga de presión a consecuencia de la apertura de
tiene el mayor rendimiento es de 20° [5], ya que de ser válvula de control, que es accionada por un actuador
neumático para que la respuesta de accionamiento sea
rápida; misma condición que ocurre al cierre generan-
do con esto, golpes de ariete, que repercuten en los
elementos de la red de suministro.
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