Chorro de Agua Sc

Mecánica de Fluidos

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITODEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOSPRACTICA No.

TEMA: IMPACTO DE CHORRO DE AGUAFECHA: 20/Julio/2012 REVISADO POR: Ing. Oswaldo Mariño INTEGRANTES: Gabriela Sánchez David Cuatimpas

1. OBJETIVO

Determinar la fuerza producida por un chorro de agua que choca contra una placa plana y una semiesférica. Comparar los resultados de los valores teóricos con los experimentales.

2. EQUIPO:

Masa del peso móvil m=0.61kg Distancia del pívot a la línea central de las placas

l=152.5mm

Diámetro de la tobera d=10mm Distancia de la salida de la tobera a la placa s=37mm

3. ECUACIONES:

Para un volumen unitario de flujo, la fuerza neta que ejerce el chorro en la dirección vertical es:

F=m (V i−V f Cosβ )(1)

Para la placa plana β=90o y cosβ = 0, la máxima fuerza es:

F=mV i(2)

Para una placa semiesférica β=180o y cosβ = -1, sin considerar pérdidas, la máxima fuerza posible será:

F= ˙2mV i(3)

La velocidad del chorro al golpear el álabe será menor que la velocidad del chorro al dejar la tobera debido a los efectos de la gravedad; la velocidad final se determina:

Vf2 = Vi

2 – 2gs (4)

ESPE Página 1


CÁLCULO DE LA FUERZA EN LA PLACA:

Efectuando el equilibrio estático y dinámico de las fuerzas que actúan en el aparato, se llega a determinar:

F = 4*g*x (5)

Donde Δx: desplazamiento de la masa móvil.

4. CUADRO DE RESULTADOS

PLACA PLANA

Masa móvilm(kg)

𝜟 x (m)

Masam(kg

)

Tiempot(s)

Flujo volumétricom(kg/s)

CaudalQ(m3/s)

VelocidadV i(m/s)

Fuerza Teórica

(N)

Fuerza Experimental

(N)

VelocidadVf (m/s)

0,610.02 15

47.35 0.316789860.0003541

9 3.420815755 0.7848 1.0836797533.31301078

0,61 0.025 15 52.68 0.28473804 0.00028474 2.750034248 0.981 0.78303936 2.614717645

5. PREGUNTAS

Obtenga las expresiones de la ecuación (5).

Flujo volumétrico

m=mt

m= 1547.35

m=0.3167898627 (kg /s )

Caudal

Q=Vt

Q=0.01547.35

Q=0.00035419(m3/s )

Velocidad ( Vi)

ESPE Página 2


Vi=QA

= Q

( π d24 )Vi=0.00035419

0.00010354

Vi=3.420815755(m / s)

Fuerza experimentalFexp=m∗Vi

Fexp=0.3167898627∗3.420815755

Fexp=1.083679753(N )

Fuerza TeóricaF=4∗g∗∆x

F=4∗9.81∗0,02

F=0,7848(N ) Velocidad ( Vi)

V f=√V i2−2 gs

V f=√(3.420815755)2−2∗9,81∗0,037

V f=3.31301078(m / s)

PLACA SEMIESFERICA

Masa móvilm(kg)

𝜟 x (m)

Masam(kg)

Tiempot(s)

Flujo volumétricom(kg/s)

CaudalQ(m3/s)

VelocidadV i(m/s)

Fuerza Teórica

(N)

Fuerza Experimental

(N)

VelocidadVf (m/s)

0,610.05 15

64.57 0.232306020.0002323

1 2.243639526 1.962 0.521210982.075566988

0,61 0.01 15 41.20 0.36407766 0.00036407 3.51629969 0.3924 1.280206198 3.411513375

Flujo volumétrico

ESPE Página 3


m=mt

m= 1564.57

m=0.23230602 (kg /s)

Caudal

Q=Vt

Q=0.01564.57

Q=0.00023231(m3/s)

Velocidad ( Vi)

Vi=QA

= Q

( π d24 )Vi=0.00023231

0.00010354

Vi=2.243639526(m/ s)

Fuerza experimentalFexp=m∗Vi

Fexp=0.23230602∗2.243639526

Fexp=0.52121098(N )

Fuerza TeóricaF=4∗g∗∆x

F=4∗9.81∗0.05

F=1.962(N )

ESPE Página 4


Velocidad ( Vf )

V f=√V i2−2 gs

V f=√(2.243639526)2−2∗9,81∗0,037

V f=2.075566988(m /s)

Grafique la relación de: fuerza experimental resultante vs fuerza teórica, para cada placa.

PLACA PLANAFuerza experimental Fuerza Teorica

0,78303936 0,9811,083679753 0,7848

0.981 0.78480

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0.78303936

1.083679753

Fuerza experimental resultante vs

Fuerza teórica

Fuerza experimental

PLACA SEMIESFERICAFuerza experimental Fuerza Teorica

0,52121098 1,9621,280206198 0,3924

ESPE Página 5


1.962 0.39240

0.20.40.60.8

11.21.4

0.52121098

1.280206198

Fuerza experimental resultante vs

Fuerza teórica

Fuerza experimental

Grafique la relación de caudal vs fuerza experimental para la placa semiesférica y para la placa plana en un solo gráfico.

1.083679753 0.783039360

0.000050.0001

0.000150.0002

0.000250.0003

0.000350.0004

0.00023231

0.000364070.00035419

0.00028474

Caudal vs

Fuerza experimental

PLACA PLANAPLACA SEMIESFERA

6. CONCLUSIONES

Al realizar la práctica, y evaluando los datos obtenidos llegamos a la conclusión de que la placa semiesférica es más eficiente que la placa plana ya que la fuerza que ejerce el chorro sobre la placa plana es menor que cuando choca con la semiesfera.La superficie de agua generada al chocar el fluido en el álabe hemisférico fue el de una esfera.La superficie de agua generada al chocar el fluido en el álabe plano fue el de un cilindro.Con esta práctica se demostró que, al incrementar el caudal del flujo de agua del chorro se

ESPE Página 6


incrementa la fuerza del impacto de chorro.Existe un gran porcentaje de error esto sucede a que no se toman en cuenta ciertos aspectos como el peso de los brazos, el resorte que ejerce una fuerza para regresar el mecanismo a su lugar original.

7. RECOMENDACIONES

Utilizar aparatos de medición de la mejor precisión posible, con aparatos más precisos, como un cronómetro, para medir el tiempo, asi disminuiremos los errores de precisión de los instrumentos.Evitar errores de paralelaje, ubicándose de una manera adecuada frente al instrumento del cual se va a tomar las medidas.Si alguna duda surgiere en la realización del laboratorio consulta con el Ing. Mariño de la práctica de laboratorio.

ESPE Página 7

Chorro de Agua Sc

Documents

Transcript of Chorro de Agua Sc