impacto de chorro sobre superficies



FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

Alumno:
Valladares Ojeda Cristopher

Curso:
Mecânica De Fluidos I

Título:
Impacto De Chorro Sobre Superficie

Docente:
Ing. Wilmer Zelada Zamora

Chiclayo – Perú




INTRODUCCIÓN

Dentro del estudio del flujo de fluidos encontramos el impacto de un chorro sobre una superficie como unabase para el desarrollo de la teoría de la mecánica de fluidos y turbo maquinas hidráulicas. Una forma de producir trabajo mecánico a partir de un fluido bajo presión es usar la presión para acelerar el fluido a altas velocidades de un chorro. El chorro es dirigido a las paletas de una turbina, la cual gira por la fuerza generada en las aspas debido al cambio de momento o impulso el cual toma lugarcuando el chorro pega en las paletas. En este experimento, la fuerza generada por un chorro de agua que impacta una superficie plana, una superficie oblicua o una copa semiesférica puede ser medida y comparada con el momento del flujo en el chorro, en el siguiente ensayo trataremos la medición de la fuerza de impacto de un chorro de agua sobre superficies sólidas. El aparato permite la medición dela fuerza del impacto del chorro sobre cuerpos sólidos de distinta forma, además de las variables necesarias para la comparación de los resultados experimentales con predicciones teóricas, tales como el caudal del chorro, etc. Posee cuerpos de distintas formas (plana, cónica, semicircular, etc.) para realizar el experimento. Por ello nos enfocaremos en determinar la fuerza de reacción que segenera por un impacto de chorro a una superficie, sea plana o semicircular.










OBJETIVOS

GENERAL:

Estudiar el procedimiento experimental para medir la fuerza de impacto de un chorro una placa fija, ya sea plana o semiesférica, y comparar nuestros resultados.
ESPECIFICOS:

Obtener la fuerza producida por el impacto de un chorro hidráulico proveniente de una toberasobre una superficie (plana y semiesférica) por los métodos del momentos y del impulso respectivamente.

Comparar las fuerzas tanto en la superficie plana o semiesférica producida por el impacto de un chorro hidráulico para diferentes flujos másicos.


Determinar cuál de las dos superficies (planas o semiesféricas) tiene mayor eficiencia para la generación de potencia.








MARCOTEORICO
Considere la situación mostrada en la Fig. , en la que un chorro de agua impacta contra una superficie sólida plana, oblicua o hemisférica. El chorro de agua, generado mediante una tobera de d = 8 mm de diámetro interior, lleva una velocidad v, de manera que transporta un caudal Q = v A, donde A = π d2 / 4 es el área de la sección transversal del chorro. Al impactar contra la superficie, elchorro abandona ésta con una velocidad vs convertido en una lámina de área transversal As. En condiciones estacionarias (Q = constante), y teniendo en cuenta que los efectos viscosos son despreciables en el problema (Re = ρ v d / μ >> 1), donde ρ y μ son la densidad y viscosidad del agua respectivamente, la aplicación de la ecuación de Bernoulli a lo largo del chorro proporciona vs = v, de maneraque la velocidad de salida es igual a la velocidad del chorro. Por tanto, la conservación de la masa implica As = A. La ecuación de la cantidad de movimiento proporciona la fuerza total sobre la placa en cada caso. La fuera ejercida por un chorro sobre una superficie viene dada en función del ángulo de incidencia α:


Fy = ρ*Q*(V-V*Cosα)





Como: V=Q/A




Tenemos las fuerzasTeóricas ejercidas sobre las siguientes superficies:

Para una superficie plana (α=90º) la fórmula anterior quedará como:

Fy = ρ*Q*(Q/A - 0) = ρ* / A



Para una superficie curva (α=120º) la fórmula anterior quedará como:

Fy = ρ*Q*( + ) = ρ* / A



Para una superficie semiesférica (α=180º) la fórmula anterior quedará como:


Fy = ρ*Q*( + ) = *ρ* / A



Para el cálculo...