Laboratorio impact of a jet.

INTRODUCCIÓN

 

El objetivo de este laboratorio es comparar fuerzas generadas por impacto de chorro en dos  paletas de diferentes formas. Entender cómo las fuerzas pueden afectar el cambio de flujo de momento en el chorro. Este laboratorio ayuda a entender cómo se crean las turbinas bajo la presión del fluido. El trabajo mecánico producido por el regula-miento de  presión o paso del fluido a un chorro de alta velocidad del agua, cuando golpea con la superficie del alabe. Las fuerzas ejercidas sobre la superficie del alabe dependerán también de la cantidad de líquido que se permita pasar. La fuerza ejercida sobre el impacto va a generar el cambio de impulso y también para determinar la tasa de flujo de masa. En este caso se  evalúa las diferentes fuerzas ejercidas por el chorro de agua en dos alabes, (alabe plana y alabe semiesférica). Hay que aclarar el chorro será el mismo para los dos alabes.

PALABRAS CLAVE

fuerzas, Momentos, Alabes, Densidad, Flujo másico,Equipo impact of a jet. 

MARCO TEÓRICO

La ecuación  de momento se plantea en base a la segunda ley del newton del movimiento,  la cual dice que la suma  algebraica de fuerzas  externas  que se aplica para controlar el volumen del fluido en  cualquier dirección es  igual al índice de cambio del momento en aquella dirección. Las fuerzas externas incluyen el peso (m x g) del fluido y las  fuerzas externas la  superficie de frontera del volumen de control. Si un chorro de agua vertical que se mueve a una velocidad 'V' golpea un objetivo (Alabe) el cuál esta libre, para ser movido en una dirección vertical, esta fuerza será ejercida en el objetivo por la resultante del choque o impacto del chorro con la superficie del alabe.

 Aplicando la ecuación  de momento en z-dirección, la fuerza ejercida por  el jet en  el vane, Fz está dado por:

F=ρQ (Vz_salida - Vz_entrada)

Dónde:

ρ :Densidad

Q: Índice de flujo

Vz_salida: velocidad después de que impacto

Vz_entrada: velocidad antes de que impacto

Para cualquier Alabe :

F= ρ Q(V1-V2cos B)    Formula general

B: El ángulo entre la velocidad  inicial del chorro V1  y la velocidad   después de golpear  el alabe V2

Para alabe plano (B=90 entonces cos90=0)

F=ρQV Para alabe semisférico (B=180 entonces cos180=-1)

Fz=ρQ(V1+V2)

V1=Q/Un

Dónde Q=V/t

V22=V12-2gS

Fexp=W j*d/L

EQUIPOS Y MATERIALES

• Equipo impact of a jet

Este equipo consta principalmente de una boquilla por la cual emerge verticalmente un chorro de agua, este se puede observar convenientemente a través del cilindro transparente. Se coloca un disco encima del sistema.Una disposición está hecha para el movimiento de la placa bajo la acción del chorro y también por el peso colocado en la bandeja de carga. Una escala se proporciona para llevar la placa a su posición original, es decir, como antes el chorro golpea la placa. Un depósito de recogida se utiliza para encontrar la descarga real y la velocidad a través de la boquilla.

El equipo está integrado de los siguientes componentes:

Accesorios:

Alabe plano

Alabe esférico

Pesa

Calibrador pie de rey

Cronometro:

Dimensiones del equipo

MONTAJE EXPERIMENTAL

1. Se instala el Impact of a Jet en el Banco hidráulico.

2. Se coloca el alabe plano y el esférico respectivamente para realizar las practicas.

3. Se mide distancia entre las muescas del pivote

4. Se inicia con la apertura de la válvula progresivamente para la toma de datos con el alabe plano y el esférico respectivamente. Se debe lograr equilibrar el peso agregado a la distancia tomada con la fuerza que ejerce el fluido.

5. Se deben hacer desplazamientos de la masa desde 0 hasta 35 mm para el alabe plano y para el alabe esférico desde 0 hasta 142 mm sobre la regleta.

6. Se toman datos distancia y tiempo en tablas y se deben calcular los datos requeridos.

VÍDEOS DE LOS PROCEDIMIENTOS REALIZADOS

• https://youtu.be/NBfw3JZrvUs
• https://youtu.be/BYDYMC1CeCE
• https://youtu.be/ka7MenGxo28
• https://youtu.be/0vg-6lhLqi8

ANÁLISIS Y RESULTADOS

GRAFICAS 

CONCLUSIONES.

• Según los datos tomados se puede deducir que el alabe esférico requiere más de tiempo con respecto al alabe plano.
• A pesar de que la válvula de cierre fue manipulada por la misma persona, se alcanza a ver una inconsistencia en los gráficos. la única gráfica que conserva el mismo recorrido seria Fuerza vs Momento de fuerza. 
• Se puedo Calcular las fuerzas producidas por un chorro de agua, poniéndolo en contacto con dos alabes de diferente forma geométricas.
• Se pone en practica lo visto en clase. De tal forma que no solo se quede en teoría si no que también lo hagamos.

REFERENCIAS 

• Sabbat, R. (2015). Academia. Obtenido de http://www.academia.edu/7467087/Impact_of_a_jet
• Mecánica de Fluidos y Maquinas Hidráulicas_ Claudio Mataix Segunda Edición, 1982