LABORATORIO DE IMPACTO DE CHORRO
PRINCIPIOS:
Las fuerzas
ejercidas por los fluidos en movimiento conducen al diseño de bombas, turbinas, aviones, cohetes, hélices, barcos,
etc., por lo cual, la ecuación fundamental dela 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:
Las fuerzas
ejercidas por los fluidos en movimiento conducen al diseño de bombas, turbinas, aviones, cohetes, hélices, barcos,
etc., por lo cual, la ecuación fundamental dela 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.
Esta ecuación establece la suma
de las fuerzas (de superficie y másicas) que actúan sobre un volumen de control
no acelerado, es igual a la relación 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. Considere la situación en la que un chorro
de agua impacta contra una superficie sólida plana, oblicua. El chorro de agua,
generado mediante una tobera de d = 10 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, el chorro 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 manera que 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.
El equipo sirve
para estudiar las fuerzas de chorros a impulsos. Las fuerzas de impulsión se generan mediante un chorro de agua. Las fuerzas a
impulsos en cuerpos de choque de impulsión se miden con un
sistema de palancas y con los pesos.
Las fuerzas de impulsion del chorro de agua se ajustan mediante el caudal. El suministro de agua es proporcionado atraves de la red del laboratorio.
DESCRIPCIÓN PRACTICA
Equipo:
Al medir directamente la fuerza ejercida sobre las
placas por el chorro de agua, este aparato permite estudiar experimentalmente
las leyes de impulso teóricos utilizados para resolver problemas de impacto del
chorro.
Una viga superior pesaje se pivota en cojinetes de
precisión en un extremo y lleva a lo largo de su longitud la placa de prueba fija.
El cojinete o viga y una escala se utilizan para medir la fuerza del chorro. Un
muelle ajustable apoya la palanca y se utiliza para ajustar el nivel cero iniciales
de la viga. Un recuento de peso que cuelga en el extremo de la viga se utiliza
para devolver el haz a la horizontal cada vez que se requiere una lectura.
Un chorro de alta velocidad es producido por la
boquilla cónica vertical. Para observar con claridad, tanto en la boquilla y la
placa de prueba están contenidos en un cilindro de vidrio. El aparato está
nivelado para la prueba usando los pies de bolas de plástico atornillado
disponibles en las patas de la base.
Un tubo de drenaje, en la base del cilindro, se
utiliza para dirigir el agua hacia el banco, donde se puede medir el flujo.
1. Se toman primero el alabe plana y luego la cóncava. Mostradas en la figura.
2. Con cada una de estas alabes se tomo el tiempo de cuanto tiempo empezaba a oscilar el nivel según la persona que estaba abriendo la llave de la red de agua del laboratorio.
Los datos obtenidos teniendo en cuenta que:
3. Observamos como se comporta el alabe plana y posteriormente tomamos datos, reflejados mas adelante.
4. Observamos como se comporta el alabe concava y posteriormente tomamos datos, reflejados mas adelante.
RESULTADOS
Según lo visto en los vídeos anteriores se tomaron los siguientes datos.
1. Alabe Plana
2. Alabe Concava
ANÁLISIS
Alabe Plana
Según los datos, podemos obtener un flujo másico, una velocidad y una fuerza.
Alabe Concava
Según los datos, podemos obtener un flujo másico, una velocidad y una fuerza.
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