Estimación de la incertidumbre para la selección de instrumentos de medición de la velocidad del aire en un tubo

Abstract

El flujo de fluidos posee diversas aplicaciones ingenieriles. El objetivo de la presente investigación fue el análisis de la incertidumbre a través del cual se realizó la selección de instrumentos utilizados para el cálculo de la velocidad promedio del aire en un tubo a diferentes frecuencias de trabajo del soplante. Además, se determinó en forma experimental el coeficiente de descarga, a cada frecuencia de trabajo, para la placa orificio utilizada en las experiencias. Se estimaron las incertidumbres para todas las mediciones siguiendo la "Guía para la expresión de la incertidumbre en la medición", una herramienta publicada por la Organización Internacional de Normalización. Los resultados obtenidos mostraron que la magnitud de dichas incertidumbres es función de la frecuencia y del instrumento de medición. Para frecuencias altas, el tubo Pitot conectado al manómetro en U presentó la menor incertidumbre; a bajas frecuencias, lo hizo el anemómetro analógico de hélice y, para frecuencias intermedias, lo hizo el anemómetro de Pitot digital. El manómetro digital presentó valores bajos de incertidumbre, pero fue siempre superado por otros instrumentos. Los valores del coeficiente de descarga obtenidos concordaron con los de bibliografía, presentaron una incertidumbre moderada, y podrán ser utilizados en futuras mediciones de velocidad.

Fluid flow has several engineering applications. The objective of the present investigation was the analysis of the uncertainty through which the selection of instruments used for the calculation of the average air velocity in a pipe at different working frequencies of the blower was carried out. In addition, the discharge coefficient was determined experimentally, at each working frequency, for the orifice plate used in the experiments. The uncertainties for all measurements were estimated following the "Guide for the expression of uncertainty in measurement", a tool published by the International Organization for Standardization. The results obtained showed that the magnitude of these uncertainties is a function of frequency and measuring instrument. For high frequencies, the Pitot tube connected to the U-shaped manometer presented the lowest uncertainty; at low frequencies, the analog propeller anemometer did, and for intermediate frequencies, the digital Pitot anemometer did. The digital manometer presented low uncertainty values, but was always outperformed by other instruments. The values of the discharge coefficient obtained were in agreement with those of the literature, presented a moderate uncertainty, and could be used in future velocity measurements.