Impacto de Flujo

7/25/2019 Impacto de Flujo

1/12

FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA YURBANISMO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

MECANICA DE FLUIDOS II

IMPACTO DE CHORRO SOBRESUPERFICIE

CICLO V

BETANCOURT LOPEZ JANETH ESTEFANY

CASTILLO RODRIGUEZ VANIA JULISSA

ASESOR

ING.ZELADA ZAMORA, WILMER MOISES

Entrega de informe: Viernes 27 de mayo 2016

PIMENTEL-PERU


2/12

MECANICA DE FLUIDOS II: IMPACTO DE CHORRO SOBRE SUPERFICIE USS

pg. 2

INFORME DE LABORATORIO N 004 DE

MECNICA DE FLUIDOS II

IMPACTO DE CHORRO SOBRE SUPERFICIE

1. INTRODUCCIN

En este informe encontramos el impacto a chorro a una superficie que mediante. Que segenera un trabajo a partir de la energa que trae el agua en este caso y lo que se pretendemostrar en este informe es de como la energa que trae el agua puede ser aprovechada paraalgn trabajo para esto miramos la fuerza generada por el chorro de impacto.

Dentro del estudio del flujo de fluidos encontramos el impacto de un chorro sobre unasuperficie, base principal para el desarrollo de la teora de turbo maquinas. Es mediante lasturbo maquinas, que se realiza la realizacin de un trabajo a partir de la energa que trae unfluido, como tambin la aplicacin de un trabajo a un fluido, para agregarle una energa mayor.

Por ello nos enfocaremos en determinar la fuerza de reaccin que se genera por un impactode chorro a una superficie, se aplana o semicircular

2.

OBJETIVOS

2.1 Objetivo general

Aplicar las ecuaciones de conservacin de la masa y cantidad de movimiento paracalcular la fuerza de impacto de un chorro sobre una placa fija.

2.2 Objetivos especficos

Estudiar el procedimiento experimental para medir la fuerza de impacto de un chorrosobre una placa fija.

Comparar la fuerza de impacto, terica y experimental de un chorro sobre una placaplana y sobre una placa semi-esfrica.

Obtener la fuerza producida por el impacto de un chorro hidrulico proveniente deuna tobera sobre una superficie (plana y semiesfrica) por los mtodos del momentosy del impulso respectivamente.

Comparar las fuerzas tanto en la superficie plana semiesfrica producida por elimpacto de un chorro hidrulico para diferentes flujos msicos.


3/12


pg. 3

3. MARCO TEORICO

PRINCIPIO DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO: Las fuerzas ejercidas por los fluidos en movimientoconducen al diseo de bombas, turbinas, aviones, cohetes, hlices, barcos, etc., por lo cual, la

ecuacin fundamental dela energa no es suficiente para resolver todos los problemas que se

presentan y por lo tanto se necesita el auxilio del principio de la cantidad de movimiento. Ecuacin

de momento para un volumen de control:

Esta ecuacin establece la suma de las fuerzas (de superficie msicas) que actan sobre un volumen

de control no acelerado, es igual a la relacin de cambio de momento dentro del volumen de

control, ms la relacin neta de flujo de momento que sale a travs de la superficie de control.

Considere la situacin mostrada en la Fig. 1, en la que un chorro de agua impacta contra una

superficie slida plana (a), oblicua (b) o hemisfrica (c). El chorro de agua, generado mediante una

tobera de d = 8 mm de dimetro interior, lleva una velocidad v, de manera que transporta un caudal

Q = v A, donde A = d2 / 4 es el rea de la seccin transversal del chorro.


4/12


pg. 4

Al impactar contra la superficie, el chorro abandona sta con una velocidad vs convertido en una

lmina de rea transversal As. En condiciones estacionarias (Q = constante), y teniendo en cuenta

que los efectos viscosos son despreciables en el problema (Re =v d />> 1), donde y son la

densidad y viscosidad del agua respectivamente, la aplicacin de la ecuacin de Bernoulli a lo largo

del chorro proporciona vs= v, de manera que la velocidad de salida es igual a la velocidad del chorro.

Por tanto, la conservacin de la masa implica As= A. La ecuacin de la cantidad de movimiento

proporciona la fuerza total sobre la placa en cada caso (se deja como ejercicio al lector

demostrarlo):

CHORRO DE IMPACTO

Dentro del estudio de la mecnica de fluidos encontramos el impacto de un chorro sobre una

superficie, base principal para el desarrollo de la teora de turbo mquinas. Es mediante las turbo

mquinas, que se puede realizar un trabajo a partir de la energa que trae un fluido, como tambin

la aplicacin de un trabajo a un fluido, para agregarle una energa mayor.

El impacto of jet o impacto de chorro es un equipo que ha sido diseado para comprobar la validez

de las expresiones tericas que determinan la fuerza ejercida por un chorro sobre diferentes tipos

de labes.

El equipo funciona sobre el banco hidrulico, permite una perfecta visualizacin del impacto del

chorro sobre el labe estudiado gracias a su carcasa transparente


5/12


pg. 5

4. APLICACIONES

Las turbinas son dispositivos que producen energa a partir de un fluido que pasa por ella, estnconstituidos por un conjunto de labes ajustados al eje de la turbina recibiendo el nombre de rodete

o rotor. l flujo a travs de una turbo mquina puede ser: axial, radial mixto. La mquina de flujo

axial (turbina Francis) maneja grandes gastos, con alto rendimiento. Para una turbina de impulso o

de reaccin (turbina Pelton) no existe aceleracin del fluido respecto al labe, es decir, trabaja a

velocidad constante. En general, la energa del fluido que se transmite a los labes (o rotor) es

convertida en energa mecnica y sta a su vez puede ser transformada en energa elctrica, como

sucede en las plantas hidroelctricas

5.

EQUIPOS Y MATERIALES

a. Equipos

Banco hidrulico

Equipo especifico

Cronometro

Probeta

b. Equipo para impacto de chorro sobre superficies


6/12


pg. 6

El equipo sirve para estudiar las fuerzas de chorros a impulsos en cuerpos de choque. Las fuerzas

de impulsin se generan mediante un chorro de agua. Las fuerzas de impulsin se miden con un

sistema de palancas y con los pesos. Las fuerzas de impulsin del chorro de agua se ajustan

mediante el caudal. El suministro de agua tiene lugar mediante el HM150 Mdulo bsico para

hidrodinmica o a travs de la red del laboratorio. El HM150 permite crear un circuito cerrado de

agua.

6. INSTALACIN DEL EQUIPO

Realizacin de ensayos:

Coloque el equipo de ensayo en el HM150de forma que la salida de agua vaya a parar al canal

Conectar HM150 y el equipo con un tubo.- Abrir la salida de HM150.

Montar el cuerpo de choque (semiesfera o superficie plana). Aflojar los 3 tornillos de la tapay levantar la tapa con el sistema de palancas. Montar el cuerpo dicho que correspondiente. Noolvidar apretar la contratuerca de la vara. Volver a atornillar la tapa al depsito.

Colocar el indicador en la posicin cero [muesca de punto cero con el tornillo de ajuste. Nocolocar pesos sobre el sistema de medicin

Colocar el peso que se desee o combinaciones

Cerrar el grifo principal.

Conectar la bomba

Abrir con cuidado el grifo principal hasta que el indicador vuelva a sealar hacia el cero Cerrar el grifo de salida

Determinar el caudal. Para ello se debe detener el tiempo necesario para llenar el depsitovolumtrico

Desconectar la bomba, abrir la salida


7/12


pg. 7

7. PROCEDIMIENTO

Desmontar la tapa que apoya sobre la cubeta transparentedel depsito con el fin de colocar lasuperficie plana en el lugar de impacto y sujeta a la barra vertical que forma parte del sistema decalibracin de fuerzas montado en dicha tapa. Tapar nuevamente el depsito.

Situar el conjunto en el canal del banco hidrulico

Conectado su entrada de agua a la impulsin del mismo.

Nivelar el conjunto.

Ajustar el ndice del calibre hasta que se encuentre a lamisma altura que la seal de la plataformaauxiliar.

Colocar sobre la plataforma una masa. Poner en marcha la bomba del banco hidrulico y permitirel paso del agua regulando el caudal hasta conseguir que la seal de la plataforma se encuentre ala misma altura que el ndice del calibre.

En esta situacin de equilibrio, medir el caudal de salidapor la tobera y tomar nota del valor dela masa puesta en la plataforma.

Reiterar las operaciones anteriores incrementandoescalonadamente masas y caudales.

Repetir el proceso completo para la superficie curva y lasemiesfrica.


8/12


pg. 8

8. COMENTAR LAS POSIBLES DISCREPANCIAS ENTRE LOS VALORESHALLADOS DEMODO TERICO CON LOS EXPERIMENTALES

Los errores que existen en el ensayo se debe a causas tales como:

La mala calibracin del equipo donde se realiz el ensayo

La errnea toma del volumen y de la lectura del cronometro pudo generar el error.

Al momento de ajustar el chorro con el peso no se alineo bien la aguja con la lnea que nospermita saber que el chorro mantena la pesa en equilibrio.

Podemos observar que solo algunos de los datos tericos discrepan del rango con los datosreales.


9/12


pg. 9

9. RESULTADOS


10/12


pg. 10


11/12


pg. 11

10. CONCLUSIONES

la fuerza va aumentando a medida que pasa el tiempo con respecto a la velocidad y el flujomsico

Dependiendo de la superficie se puede aprovechar ms la energa del fluido

Se puede conocer las fuerzas que se genera por el impacto del chorro del agua a golpear lasuperficie

11. RECOMENDACIONES

Comprobar que el nivel del agua este sobre la lnea para que esta pueda ejercer la presin

mnima de actuacin de la bomba y as evitar cavitacin en esta. Cerrar totalmente las vlvulas del sistema

12. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

a Mecnica de fluidos, Merle C. Potter, David C. Wiggert.

b Manual de la mesa hidrodinmica. Modelo HM 112 Marca Gunt Hamburg.

c

LIBRO-Hidrulica De Tuberas Y Canales - Arturo Rocha.


12/12


12

Impacto de Flujo

Documents

Transcript of Impacto de Flujo