LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

En este informe encontramos el impacto a chorro a una superficie, en donde se genera un trabajo a partir de la energía que trae el agua, en este caso lo que se pretende mostrar es el estudio del método volumétrico para la medición de un fluido calculando el caudal con cierta formulas de principio de cantidad de movimiento y de igual manera ecuaciones de equilibrio estático para las fuerzas que ejercen sobre la placa.

Abstract-- In this report we find the jet impact to a surface, where a work is generated from the energy that water brings, in this case what is intended to show is the study of the volumetric method for the measurement of a fluid calculating the flow with certain formulas of principle of amount of movement and in the same way static balance equations for the forces exerted on the plate.

1.  Introducción

En la mecánica de fluidos es de vital importancia dominar el estudio del comportamiento de un fluido al ser sometido al choque con una superficie ya que a partir de este fenómeno se desprenden diferentes aplicabilidades como puede ser el diseño de turbo maquinas las cuales usan este principio como base de su funcionamiento; En esta práctica, la fuerza aplicada por un chorro de agua a las superficies son medidas y comparadas con el momento del flujo en dicho chorro.

Flujo Masico

Es la magnitud física que expresa la variación de la masa con respecto al tiempo en un área específica. En el sistema internacional se mide en unidades de kilogramos. Matemáticamente la diferencia de masa con respecto al tiempo esto se ve frecuente en sistemas termodinámicos, entre ellos (compresores, difusores, toberas, tuberías) su unidad es de [pic 3]

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 = Flujo masico[pic 5]

 = Densidad del flujo[pic 6]

 = Velocidad del fluido[pic 7]

 = Área del tubo corriente[pic 8]

Principio de la Cantidad de Movimiento:

Es una magnitud física derivada de tipo vectorial que describe el movimiento de un cuerpo en cualquier teoría mecánica. En mecánica clásica, la cantidad de movimiento se define como el producto de la masa del cuerpo y su velocidad en un instante determinado

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Velocidad:

la velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. Se representa por v.

Fuerza producida por un chorro de agua:

La velocidad v del fluido que sale de la boquilla, se calcula como

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Se da entender que la magnitud de la velocidad no varia al pasar el flujo por el deflector, cambiando solo la dirección.

La segunda ley de newton aplicaba al flujo una vez desviado, proporciona

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FY= es la fuerza ejercida por el deflector sobre el fluido

Qm= es el flujo masico

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= el flujo volumétrico[pic 13]

1. Procedimiento experimental

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Figura 1. Regleta

Coloque el centro de la masa deslizable en una posición de la regleta que permita que el péndulo quede en el centro; con esto se logra que la placa diste desde la boquilla una distancia “h” que será constante durante todas las experiencias a realizar

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Figura 2. Pesa

Manteniéndose la válvula de la motobomba cerrada proceda a colocar el centro de la masa deslizable a una distancia “x” desde el cero de la regleta. Esta distancia será suministrada en el laboratorio. instalada en el equipo.

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Figura 3. Flujo aplicado[pic 17]

Para lograr restaurar el equilibrio perdido por la regleta es necesario encender la motobomba y abrir la válvula de alimentación

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Figura 4. Nivel de volumen

Para medir el caudal real utilice el procedimiento explicado para el banco volumétrico.

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Figura 5. Regleta y pesa

Para realizar nuevas experiencias colóquese la masa deslizable en las distancias “Y

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Tabla 1. Datos iniciales

1. Procedimiento analítico

Usando la ley de conservación de momento podemos obtener la fuerza que realiza el fluido sobre las superficies donde se tiene en cuenta si esta se mueve o no, en este caso no tiene un desplazamiento permanente.

De acuerdo a esto se aplicará la conservación de momento lineal para un volumen de control inercial, por lo cual es necesario entender como la distancia de la boca de la tobera y a la superficie afecta la velocidad del fluido, de esta manera utilizaremos la ecuación de Bernoulli.

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