Laboratorio de impacto de chorro

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INFORME – IMPACTO DE CHORRO
Fluidos
Cardenas, Juan Sebastian, 2052530, Leal Riveros Ana María, 2095979, Martínez Rojas, Alexander, 2087264, Rodriguez, Diego, 2061325
Universidad Santo Tomas
Objetivos

1. Determinar experimentalmente las fuerzas actuando sobre una superficie debido al impacto de un chorro.
2. Aplicar el principio de cantidad de movimiento lineal a un problema físico.3. Manejar instrumentos básicos de laboratorio.
MARCO TEORICO

La ecuación de cantidad de movimiento aplicada a un volumen de control fijo en el espacio está dada por:

Para un problema de flujo estable el primer término de la ecuación es cero. Por otra parte, para el caso de fronteras constantes, la ecuación se reduce a:

El problema presentado acá es el de determinar la fuerza sobreuna superficie debido a la incidencia de un chorro con flujo másico m:

Para analizar la fuerza ejercida por la superficie sobre el chorro, se emplea la ecuación de cantidad de movimiento lineal (dirección y):

Cuando β2=90° el chorro de reflecta 90º respecto de su entrada, la fuerza se reduce a:

Cuando β2=180° la fuerza será:

Donde se ha considerado que las pérdidas de velocidad a lasalida del chorro son despreciables y el área del chorro a la salida es igual que el área del chorro a la entrada, tal que la magnitud de la velocidad de salida sea la misma que la de entrada. Por último, el signo menos indica que la fuerza va contraria a la referencia positiva y.

Por último, en ausencia de fricción, el comportamiento de la vena líquida durante su movimiento hasta lasuperficie a ser impactada, puede describirse mediante la ecuación de Bernoulli:

DESCRIPCION DEL APARATO EXPERIMENTAL

La figura siguiente muestra esquemáticamente el equipo y las partes de este. En general se compone de una cubierta acrílica que protege el chorro, dos superficies de prueba (una plana y otra semiesférica), una regla de medida así como un resorte de calibración y un peso para lamedida.

Las dos superficies de prueba son una placa plana y un cascarón semi-esférico.

Elementos necesarios:
* Cronómetro.
* Destornillador de pala.

DIMENSIONES DEL APARATO EXPERIMENTAL

Diámetro de la probeta D | 10 mm |
Altura de la vena líquida por encima de la tobera | 35 mm |
Distancia desde el centro del chorro al pivote | 150 mm |
Masa del peso de la prueba | 0.6Kg |

PROCEDIMIENTO

* Ubique el equipo en el banco volumétrico. Conecte la admisión del banco volumétrico al tubo de entrada del chorro asegúrese que la conexión quede bien realizada para evitar fugas y derrames posteriores. Nivele cuidadosamente el equipo con las patas roscadas que posee.

* Con la superficie de prueba que posea el aparato, coloque el peso de prueba en CERO y con elresorte de calibración nivele la regla de medida de tal forma que las muescas del indicador de nivel queden arriba y debajo de la tapa del equipo. Ello indica que la regla está nivelada

* Encienda la bomba del banco volumétrico y abra parcialmente la válvula de regulación de este para que comience a salir el chorro a través de la tobera del equipo.

* Desplace el peso de prueba a lolargo de la escala a intervalos regulares, por cada intervalo abra la válvula del equipo hasta que la regla este otra vez nivelada

* Mida el volumen de agua en aforo del banco volumétrico a un intervalo de tiempo dado con el cronómetro. Lo anterior para medir el caudal que sale de la tobera y que impacta la superficie de prueba.

* Consigne los datos en la tabla siguiente para cadasuperficie de prueba

Medida | Volumen (l) | Tiempo (s) | Distancia (mm) |
1 | 2 | 9.33 | 10 |
2 | 2 | 8.51 | 20 |
3 | 2 | 6.75 | 30 |
4 | 2 | 6.13 | 40 |
5 | 2 | 4.76 | 55 |
6 | 2 | 4.56 | 70 |
7 | 2 | 4.14 | 85 |
8 | 2 | 3.90 | 100 |

* Para cambiar la superficie, apague la bomba del banco, retire el peso, desconecte la manguera de alimentación y abra la tapa superior del...
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