I INTRODUCCINDentro del estudio del flujo de fluidos encontramos el impacto de un chorro sobreuna superficie. En el siguiente informe se realizara el estudio de tres situacionessencillas (una superficie plana, una curva y otra semiesfrica) pero que dan unaidea de cmo la energ!a que puede traer un fluido puede ser aprovechada pararealizar un trabajo cualquiera, adem"s de tener otros criterios como la eficiencia.#or ello nos enfocaremos en determinar la fuerza que se genera a travs de unimpacto de chorro a una superficie, sea plana o curva.Enesteinformeseproceder"arealizar lose$perimentosparadeterminar lasfuerzas ejercidas por un impacto de un chorro, para que despus se comparencon las e$presiones tericas y medir el grado de error que se obtuvo al efectuarlas1UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL II OBJETIVOSGenerales: Estudiar la relacin entre le fuerza producida y el cambio de posicincuando un chorro de agua golpea un alabe que para nuestro caso seusaron con diferente configuracin geomtrica. %edirydeterminarlasfuerzasejercidasporunchorrodel!quidosobre una superficie quieta, ejercida sobre la misma un empuje cuyovalor es funcin de la geometr!a del chorro, de su velocidad y de lageometr!a de la superficie mismaEspecficos: %edir y determinar e$perimentalmente la fuerza ejercida por unchorro de agua sobre tres superficies distintas. &omparar a dichas fuerzas con las e$presiones tericas ydeterminar el error de las mediciones &omprender la aplicacin de estos e$perimentos. &alcularemos el efecto del impacto de un chorro de agua sobredistintas superficies con distintas "ngulos de incidencia para elchorro, observando la velocidad de incidencia y la de salida delagua que choca. 'bservaremos los cambios de mdulo y direccin que seproducenenlafuerzaresultanteal producir cambiosenel"ngulo de la superficie y el caudal de flujo y por tanto tambinsu velocidad incidente.2UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL III MARTO TEORICO(na forma de producir trabajo mec"nico de un fluido bajo presin, es utilizar estapresin para acelera un fluidoa alta velocidad, este es el principio de trabajo deuna turbina.Enestee$perimentolafuerzageneradaporunchorro deaguaapresin, quegolpea una placa ya sea plana o cncava se puede medir y comparar entre si paraverificar el rendimiento del alabe de acuerdo a la forma en la que el fluido chocacontra la misma.#ara la determinacin del flujo m"sico utilizaremos la siguiente ecuacin )o *#ara la determinacin de la fuerza e$perimental utilizamos la siguiente ecuacin +F= 4gx , #ara una superficie plana ( - ./0) la ecuacin anterior tiene la forma12y - . 3 . (45/) - . 3+/6 [)] 3UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL 2igura )7 + 8uperficie plana#ara una superficie curva(9-*+/7) la ecuacin queda1#ara una superficie semi5esferica (9-*:/7) se llega a1&omo puede observarse, a mayor valorde 9 ,mayor es la fuerza ejercida por elchorro sobre la superficie , siendo para9-*:/ el valor m"$imo posible.4UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL 8obre la balanza act;an la fuerza peso ejercida por la masa *, la fuerza pesoejercida por la masa +, y el empuje incognito 2=???*2*>=@2#52+(#@A)-/??.+2A)B#????CTEJA CATA5UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL 2-%-#>q>v2- > q24 D2 -/.D(q2D2 )D-di"metro de la trompaq-el caudalIV GENERA!IDADES a !"#ar 1 Euliaca5san Fom"n5puno5#er;.b $ec%a 1 */B/DB+/*Gc U&icaci'n 1 ciudad universitaria (6)&4.d Cli(a 1 serrado en un ambiente con luz.e OTROSV DESARRO!!O DE !A )R*CTICA)ROCEDIMIENTO:* #rimero ubicar el equipo en un lugar adecuado para el trabajo e$perimental.+ Disponer la unidad sobre la mesa de trabajo.C %ontar la teja elegida en su lugar y atornillar la trompa en la partesuperiordel tubo puesto en frente de la teja.H &onectar el envidelabombaconlaentrada*del tuboquetienelatrompa.G =levar a cero la balanza.I #oner enmarchalabombayactuandocontempor"neamentesobrelav"lvula de regulacin y sobre la velocidad de rotacin de la bomba, se deberegular el caudal al valor deseado.D =levar acerodenuevolabalanzaysedebeefectuar lalecturadelamagnitud JAK.: 8edebevariar el caudal yoperar comoenel puntoprecedenteparaalgunos valores del caudal.DESCRI)CION DE! )ROCEDIMIENTO6UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL *. #rimerosedebenivelar el equipo, paraellosedebeponer lapalancaenposicin de equilibrio con la masa ubicada en /, y coincidiendo con el eje marcadocon las dos l!neas como se muestra a continuacin y se realiza con el alabe plano.+. 8eguido se admite el agua encendiendo la bomba delbanco hidr"ulico y abriendo la v"lvula lentamente para que el agua impacte sobrelaaletaygenereunafuerza, estaoperacinesmanual porlocual paracadarepeticin se debe hacer a la misma velocidad de apertura.C. &on el cronometro se contabiliza el tiempo desde que el chorro de agua golpeael alabe y pasa por la primera linea de referencia hasta que en la barra de medidaeste en la segunda linea.7UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL H. 8e apaga la bomba, y se cambia la masa a diferente distancia y se repite elprocedimiento desde elpunto )o +, hasta que elagua a su m"$ima presin nologre llevar el alabe hasta las segunda linea de referencia.VI RECOMENDACIONES %anipular el equipo con sumo cuidado ya que se trata de un equipo de altatecnolog!a adem"s del precio. &umplir con los requisitos pedidos como el Equipo de #roteccin #ersonal %antn el "rea de trabajo limpia y ordenada. 6ntes de manipular un aparato o montaje elctrico, desconctalo de la red elctrica. Lacer una buena calibracin del equipo donde se realiz el ensayo2%E /* para as! obtener datos m"s e$actos.8UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL 6l momento de ajustar el chorro con el peso no se alineo bien la aguja con la l!nea que nos permit!a saber que el chorro manten!a la pesa en equilibrio. Momar varios datos para as! obtener c"lculos m"s precisos.VII OBSERVACIONES En elensayo no se obtuvo con mayor precisin porque interfer!a losagentes atmosfricos de la naturaleza. =as mangueras ten!an una fuga.VIII CONC!USIONES 8econcluyqueladiscordanciaquepodemosobservarentrelosvalorestericosyvalorese$perimentalesvar!andebidoamuchosfactores. El coeficiente de contraccin de la vena fluida. El coeficiente del orificio. El grado de escabrosidad de la superficie del plato. 6 medida que el flujo masivo va aumentando, la fuerza resultante delimpacto del chorro en tanto la placa plana y la semiesfera, seincrementa los valores de la fuerza, esto ya se hab!a determinado enlos c"lculos de la fuerza. El resultado de los datos depende en gran manera de la velocidad deaperturadelav"lvuladel agua, si estasehacemuylentaomuyr"pidoel tiempocambia, esaconsejableautomatizar esteprocesopara que el laboratorio sea m"s acertado.9UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL RESU!TADOS DE! )R*CTICATABLA DE DATOS OBTENIDOS DEL ENSAYO Y VALORES CALCULADOSDIAMETRO DE TROMPA D=5mmIMPACTO DE CHORRO TIPO DE PLATOVALOR TEORICO DEL EMPUJE =!7"#2$D#2=!28"#2"%&'$mm()*mm+,=-.!26*N+ ,'/01 %N(2=,$,'/01%3( 4=,$"#222!3 497!29 5 1!313!92412 9!336317125!261416923 529 6 1!56 14!812 1!53218 !29489623!7 561!69 7 1!8215!72732 11!57221955!32422124!1 58!81 8 2!816!26268 12!791985!35812624!7 61!9 9 2!3417!8252 13!69821314 !38355EL CAUDAL SE CALCULO ATRAVEZ DE ESTE DIAGRAMA1UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVILQ2 ANE5OS11UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL 12UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZSUB SEDE PUNOCAP: INGENIERIA CIVIL