Impacto de un chorro

Tabla de datos:

Placa: Plana Masa deslizable:_____________________
Banco:_________________ Masa o volumen de agua recolectada:_____________________

Y (mm) T (s) Q (m3 /s) Vo (m/s) Vf (m/s) Fe (N) FT (N)







Placa: Semi-esférica Masa deslizable:_____________________
Banco:_________________ Masa o volumen de aguarecolectada:_____________________

Y (mm) T (s) Q (m3 /s) Vo (m/s) Vf (m/s) Fe (N) FT (N)

Práctica III: Impacto de un chorro.
Objetivos específicos:
1. Estudiar los métodos directos de medición de flujo: gravimétricos y volumétricos.
2. Aplicar las ecuaciones de conservación de la masa y cantidad de movimiento para calcular la fuerza de impacto de un chorro sobre una placa fija.
3. Estudiar el procedimientoexperimental para medir la fuerza de impacto de un chorro sobre una placa fija.
4. Comparar la fuerza de impacto, teórica y experimental de un chorro sobre una placa plana y sobre una placa semi-esférica.

Fundamentos:

PRINCIPIO DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO
Las fuerzas ejercidas por los fluidos en movimiento conducen al diseño de bombas, turbinas, aviones, cohetes, hélices, barcos, etc., porlo cual, la ecuación fundamental de la energía 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.

Ecuación de momento para un volumen de control:



Esta ecuación establece la suma de las fuerzas (de superficie y másicas) que actúan sobre un volumen de control no acelerado, es igual a larelación de cambio de momento dentro del volumen de control, más la relación neta de flujo de momento que sale a través de la superficie de control.

APLICACIONES
Las turbinas son dispositivos que producen energía a partir de un fluido que pasa por ella, están constituidos por un conjunto de álabes ajustados al eje de la turbina recibiendo el nombre de rodete o rotor.
El flujo a través deuna turbomáquina puede ser: axial, radial o mixto. La máquina de flujo axial (turbina Francis) maneja grandes gastos, con alto rendimiento. Para una turbina de impulso o de reacción (turbina Pelton) no existe aceleración del fluido respecto al álabe, es decir, trabaja a velocidad constante. En general, la energía del fluido que se transmite a los álabes (o rotor) es convertida en energía mecánica yésta a su vez puede ser transformada en energía eléctrica, como sucede en las plantas hidroeléctricas.

Desarrollo de la práctica:

CÁLCULO DEL CAUDAL REAL
A partir de ahora, el desarrollo de cada práctica exige que se calcule el caudal real en m3/s que pasa a través de cada equipo a estudiar. En el laboratorio existen dos formas de calcular el caudal real:
- Recolectando un volumenconocido de agua en un tiempo determinado (Banco Volumétrico).
- Pesando una cierta cantidad de agua en un determinado tiempo (Banco Hidráulico).
Estos dos métodos serán explicados durante el desarrollo de la práctica.

CALCULO DE LAS FUERZAS DE IMPACTO DEL CHORRO

Fig. 1 Esquema del equipo

Fig. 2 Esquema del impacto del chorro

h = 35mmECUACIONES A EMPLEAR:
FT=*Q*Vf*(1- Cosβ)

Fe=(mD*g*y ) / x2

FT Fuerza teórica (N) Vf Velocidad final o de impacto (m/s)
Fe Fuerza experimental (N)  Densidad (kg/m3)
Q Flujo de volumen (m3/s) g Gravedad (m/s2)
β=900 Placa Plana β=1800 Placa semi-esférica
mD Masa deslizable (kg)
x2 Distancia desde el pivote de la regleta hasta elcero de la misma (152,5 mm).
y Distancia desde cero de la regleta hasta el centro de la masa deslizable (mm).



Vo = Qr/Ao Ao= π*do2 /4

h Altura entre la boquilla y placa (35 mm)
do Diámetro de la boquilla(10 mm)

Para la placa semi-esférica se deduce que la salida del chorro es a 180º (cos 180 = -1), por tanto se demuestra que la fuerza teórica sobre la placa semi-esférica...