Practica Fluidos

Grado I.O.I. Javier Lozano Raúl Beltrán Martín Queija

Práctica 2 Impacto de chorro sobre superficies
Índice:

• Objetivos…………………………………………………………………….2

• Equipo de Laboratorio………………………………………………..2

• Fundamento teórico…………………………………………………...2

• Realización de la práctica…………………………………………….3

• Datos obtenidos………………………………………………………….4

• Evaluación de resultados……………………………………………..7Objetivos de la práctica
a)- Estudiar cómo afecta el impacto de un chorro de agua sobre superficies con distinta geometría. b)- Calcular la velocidad del agua que incide sobre la superficie y la velocidad del agua a la salida. c)- Estudiar la variación de la fuerza ejercida en función de la velocidad del flujo incidente y de la geometría de la superficie. d)- Determinar la expresión general dela fuerza resultante.

Equipo de laboratorio:
Su emplean los siguientes elementos: 1. Banco hidráulico. 2. Equipo para el estudio del impacto 3. Cronómetro.
4. Superficie plana (α = 90º) 5. Superficie curva (α = 120º)

6. Superficie semiesférica (α = 180º) 7. Juego de pesas

Fundamento teórico:
La velocidad del flujo del agua a través de una conducción está relacionada con el área de lasección de paso de la conducción mediante la ecuación de continuidad:

(Considerada la densidad constante) siendo m el caudal másico (kg/s), Q el caudal (m3/s), c la velocidad de flujo y A el área de la sección de paso. Luego:

La fuerza ejercida por un chorro al chocar contra una superficie es debida a la variación de la cantidad de movimiento de la corriente fluida.

Realización de lapráctica:
Esquema del equipo:

Esquema del impacto del chorro.

En la práctica realizada en el laboratorio teníamos que equilibrar una fuerza exterior con un chorro de agua variando el caudal. Para ello disponíamos del equipo descrito anteriormente. También disponemos de tres diferentes superficies: plana(α = 90º) , semiesférica (α = 180º) , curva(α = 120º) para comprobar el diferente ángulo quese forma al chocar el chorro, el uso de diferentes caudales para cada superficie, etc. Para realizar la práctica antes de nada se equilibraba el sistema sin ser sometido éste a ninguna fuerza para ello colocábamos como punto de inicio la mitad de la superficie de apoyo de las pesas. Luego encendíamos la bomba y dejábamos pasar agua por el sistema hasta que no hubiese aire por las tuberías. Una verregulado todo colocábamos las pesas y mediante una válvula aumentábamos y disminuíamos el caudal hasta llegar a equilibrar el sistema con el impacto del chorro adecuado. Con esto hecho otra persona cerraba un tapón situado en un depósito al final del sistema y medía el tiempo que tardaba el agua en ocupar 10 litros. Otra persona apuntaba todos los datos obtenidos: tiempo , pesas, volumen y conesos datos rellenamos las gráficas. Este proceso se repite con diferentes pesas y con las tres superficies. Más tarde nos preocuparemos de analizar los diferentes resultados.

Datos obtenidos:
Para poder realizar los cálculos pertinentes debemos utilizar las siguientes ecuaciones: Para el cálculo de la fuerza teórica: FT = ρ * ((Q^2)/A) * (1- Cos α) Para el cálculo de la fuerza experimental: Fe= mD * g Siendo: FT - Fuerza teórica (N) A – Área de la tobera (m^2) Fe - Fuerza experimental (N) ρ - Densidad del fluido, en nuestro caso agua (kg/m3) Q - Caudal (m3/s) G - Gravedad terrestre(m/s2) Mp - Masa de las pesas utilizadas (kg) Β – Grados de inclinación de cada superficie: α = 900 Placa plana

α = 1800 Placa semi-esférica α = 1200 Placa curva

Para poder calcular la velocidadutilizamos la expresión: V = Q/A Donde: A= π*d2 /4 Siendo: d - Diámetro de la boquilla(8 mm)

Expresamos los resultados en las siguientes tablas: Para la placa plana:

Volumen (litros) 10 10 10 10 10

Tiempo (s) 37,720 30,450 26,935 23,620 21,125

Superficie de impacto plana (α = 90º) Caudal Velocidad M (pesas) 3 (m /s) (m/s) (gr) 2,65E-04 5,27 200 3,28E-04 6,53 250 3,71E-04 7,39 300 4,23E-04...