INTRODUCCIÓN.

Dentro del estudio del flujo de fluidos encontramos el impacto de un chorro sobre una superficie, base principal para el desarrollo de la teoría de turbo maquinas. Es mediante las turbo maquinas, que se puede realizar un trabajo a partir de la energía que trae un fluido, como también la aplicación de un trabajo a un fluido, para agregarle una energía mayor.

En el siguiente informe se realizara el estudio de situaciones sencillas, pero que dan una idea de cómo la energía que puede traer un fluido puede ser aprovechada para realizar un trabajo cualquiera. Por ello nos enfocaremos en determinar la fuerza de reacción que se genera por un impacto de chorro a una superficie, sea plana o semicircular.

OBJETIVO:

Estudiar el comportamiento de las fuerzas de reacción producidas por distintos

flujos de fluidos.

METODOLOGÍA:

El proceso se llevara a cabo generando mediciones de las fuerzas producidas por

un motor de reacción que choca con distintas superficies solidas las cuales

generan diferentes desviaciones del fluido.

EQUIPOS A UTILIZAR:

Banco hidráulico

Equipo de impacto de chorro.

Cuatro deflectores de flujo (30º , 90º , 120º y 180º)

Masas de distintos calibres para ser colocados en el eje superior.

Cronometro

Equipo de impacto de chorro HM150.08

El equipo sirve para estudiar las fuerzas de chorros a impulsos en cuerpos de choque. Las fuerzas de impulsión se generan mediante un chorro de agua.Las fuerzas de impulsión se miden con un sistema de palancas y con los pesos.Las fuerzas de impulsión del chorro de agua se ajustan mediante el caudal. El suministro de agua tiene lugar mediante el HM150 Módulo básico para hidrodinámica o a través de la red del laboratorio. El HM150 permite crear un circuito cerrado de agua.

BASES TEÓRICAS

CÁLCULOS A REALIZAR

1. Caudal:

Q1 = V/t

Dónde. V = volumen recolectad

T= tiempo de lectura.

2. Velocidad:

V = Q1 / A

(Velocidad de salida del fluido a través de la boquilla)

3. Fuerza aplicada:

W = fuerza ejercida por el deflector en el fluido

Fuerza debida a la aplicación de masa (m)

W =ρ Av (cos θ + 1)

4. Curva de Teoría:

S = ρ A (cos θ + 1) (constante derivada)

Donde θ= 180-α y α es el ángulo del deflector

El área por donde sale el fluido es de 5.02x10 m

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

PARA EL MONTAJE DEL EQUIPO:

Colocar el equipo de impacto de chorro sobre el banco hidráulico.

Verificar que no se encuentre ninguna masa en el eje superior (1)

Colocar uno de los deflectores de flujo (2) seleccionando según su angulo

de inclinación

Conecte el tubo de la entrada al banco (3).

Ajustar el indicador de nivel que se encuentra en la parte superior del

equipo (4) por medio de las bases móviles (5).

Hacer coincidir el puntero con la línea base del eje superior. (6)

PARA LA TOMA DE LOS DATOS:

Colocar una masa en el eje superior del equipo (1).

Abrir progresivamente la válvula del banco hidráulico hasta lograr equilibrar

el peso agregado con la fuerza ejercida por el fluido.

Medir el caudal utilizado por medio de la toma del tiempo necesario para

recolectar un volumen definido de líquido. Hacer este pasó por triplicado a

fin de obtener mejores resultados. Recuerde tener cuidado con dejar el

desagüe cerrado y generar problemas con la bomba de succión.

Repetir el procedimiento de agregar masas y medir caudales tantas veces

lo permita el deflector.

Cambiar el deflector y repetir todo el proceso.

AL FINALIZAR LA PRÁCTICA:

Abrir la válvula de desagüe.

Limpiar el equipo y ubicarlo en su lugar.

TABLA DE DATOS Y RESULTADOS

Deflector de 30°

v (l) t (s) M (g) Q (m3/s) V (m/s) V2 F (N)

1 litros 3.74 50 2.67X10-4 5.32 28.36 0.19

2 litros 6.17 70 3.24X10-4 6.45 41.69 0.28

s (teórico): 6.72x10 -3

Deflector de 90°

v (l) t (s) M (g) Q (m3/s) V (m/s) V2 F (N)

1litro 8.47 50 1.18X10-4 2.35 5.50 0.27

2 litros 12.32 100 1.62X10-4 3.23 10.45 0.52

s (teórico): 50.2x10 -3

Deflector de 120°

v (l) t (s) M (g) Q (m3/s) V (m/s) V2 F (N)

1 litro 10.2 50 9.8X10-5 1.95 3.81 0.28

2 litros 14.59 100 1.37X10-4 2.73 7.45 0.56

s (teórico): 75.3 x10 -3

Deflector de 180°

v (l) t (s) M (g) Q (m3/s) V (m/s) V2 F (N)

1 litro 10.76 50 9.29X10-5 1.85 3.42 0.34

2 litros 16.18 100 1.23X10-4 2.46 6.06 0.60

s (teórico): 100.4x10 -3

ANÁLISIS Y RESULTADOS

Podemos apreciar que al utilizar distintos deflectores con un mismo fluido se

produce una variación en la fuerza de empuje del caudal sobre el deflector así

como variaciones de tiempo y velocidad. Por lo que se pudo entender que a mayor

Angulo del deflector mayor será la fuerza ejercida sobre el mismo y menor será el

caudal.

CUESTIONARIO

1. ¿La forma del chorro es igual para los deflectores de 90° y 180°?

No es igual debido a que el deflector de 90° produce que el chorro de

agua forme un circulo o disco dentro del equipo de impacto de chorro

mientras que el deflector de 180° produce un ovalo al impactar el caudal

de agua en dicho deflector.

2. ¿Cuál deflector genera una mayor fuerza o resistencia?

En deflector de 180° debido a que por su forma al impactar el caudal

en el impide que el caudal se disperse encerrándolo más que los otros

deflectores gracias a su forma ovalada que le permite absorber mucho

más la fuerza del impacto para generar mayor fuerza de empuje sobre el

peso de las pesas.

3. ¿Qué representa s?

En la práctica realizada se ha debido calcular la curva experimental,

la cual se calcula a partir del desplazamiento en milímetros del disco una

vez colocadas las pesas hasta que se nivela nuevamente, este valor de

desplazamiento debería compararse con el valor teórico el cual es un

valor ideal, es decir, la curva de teoría es una valor ideal del

desplazamiento que sufre el disco hasta nivelarse nuevamente.

Practica N° 6