Guía_TP_CM

7/17/2019 Guía_TP_CM

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76. 60 – Laborator i o de Oper aci ones y Procesos

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TRABAJO PRÁCTICO: Balance de cantidad de movimiento

Objetivos

I nvest i gar l as f uerzas de r eacci ón pr oduci das por el cambi o enl a cant i dad de movi mi ent o de un f l uj o de f l ui do.

Introducción

La mecáni ca de f l ui dos es una r ama de l a f í si ca, que estudi a l as

car act er í st i cas y l as causas del movi mi ent o de l os si st emas mat er i al es

denomi nados fluidos, l os cual es se def i nen por compor t arse como medi os

cont i nuos y por def ormarse cont i nuament e baj o l a acci ón de esf uerzos

de cor t e.

Los pr i nci pi os f undament al es que se apl i can al anál i si s delf l uj o de f l ui dos son l as l eyes de conser vaci ón: de l a masa, de l a

ener gí a ( pr i mer pr i nci pi o de l a t er modi námi ca) y de l a cant i dad de

movi mi ent o ( segunda l ey de Newt on) . Además, en l a pr áct i ca r esul t an

i ndi spensabl es l as l eyes del anál i si s di mensi onal , l as ecuaci ones

const i t ut i vas de l os f l ui dos y el segundo pr i nci pi o de l a

t ermodi námi ca.

En est e t r abaj o pr áct i co se est udi a el pr obl ema del i mpact o de

un chor r o de agua sobr e una super f i ci e est aci onar i a, ut i l i zando un

equi po compuest o por un accesor i o de i mpact o y un banco de hi drául i ca.

Fi gur a 1

Fi gur a 2



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Est e equi po per mi t e medi r l a f uer za desar r ol l ada por di st i nt os

caudal es de agua al i mpact ar con def l ect or es que pr oducen di st i nt os

ángul os de def l exi ón. Los r esul t ados exper i ment al es son compar ados con

l os val or es obt eni dos con l a si gui ent e ecuaci ón t eór i ca:

F = Q m v(1+cosθ)

donde,

F: f uer za ext er na sobr e el f l ui do,

Q m: caudal mási co de agua,

v : vel oci dad del chor r o de agua en l a boqui l l a,

θ: ángul o de def l exi ón ( según f i gur a 2)

Est a ecuaci ón se obt i ene a par t i r del bal ance de cant i dad de

movi mi ent o apl i cado al si st ema de l a f i gur a 2, consi der ando que el

f l uj o t i ene s i met r í a r adi al * .

Accesorio de impacto

El accesor i o de i mpact o ( Fi gur a 1) est á compuest o por un cuer po

ci l í ndr i co t r anspar ent e de acrí l i co, pr ovi sto de un ni vel hor i zont al .

El agua se i nt r oduce a t r avés de una boqui l l a y se descar ga

ver t i cal ment e para i mpactar sobr e un def l ector mont ado sobr e un

vást ago que se ext i ende a t r avés de l a t apa del ci l i ndr o y en cuyo

ext r emo se encuent r a un pl at i l l o de pesaj e, sobr e el cual se col oca un

conj unto de pesas: Cuando el chor r o de agua es t al que vuel ve el

pl at i l l o a su ni vel i ni c i al , l a f uerza ej erc i da por el chor ro es i gualal peso apl i cado sobr e el pl at i l l o.

Dat os t écni cos:

Def l ect or es: 180° ( semi esf ér i co) , 120°, 90° ( pl ano) y 30°.

Di ámet r o de l a boqui l l a: 8 mm.

Di st anci a ent r e l a boqui l l a y el def l ect or : 20 mm.

Di ámet r o de l os def l ectores: 36 mm.

Banco de hidráulica

El banco de hi dr ául i ca const a de un t anque de al i ment aci ón, unabomba cent r í f uga y una vál vul a manual para cont r ol ar el caudal . El

equi po t i ene i ncorporado un si st ema de medi ci ón vol umétr i ca, con un

t anque escal onado, un t ubo t r anspar ent e i ndi cador de ni vel y un

r educt or de t ur bul enci a ( par a evi t ar osci l aci ones en el ni vel ) . Est e

si st ema se opera con un vál vul a con actuador r emoto, que al cerr arse

conduce el agua haci a el t anque vol umétr i co y al abr i r se devuel ve el

agua haci a el t anque de al i ment aci ón. Par a evi t ar l a i nundaci ón, el

t anque vol umétr i co r ebal sa haci a el t anque de al i ment aci ón.

* La fi gur a 2 es un cor t e l ongi t udi nal del si st ema: en l a real i dad no hay unabi f urcaci ón del chor r o de agua si no que est e adopta l a f orma de un paraguas.




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Procedimientos

Procedi mi ent o previ o a l a t oma de datos:

1)

Ver i f i car que el accesor i o de i mpact o est é cor r ect ament econect ado al banco y ni vel ado.

2) Ver i f i car que el panel f r ont al est é seco.

3) Ver i f i car que l a vál vul a est é t ot al ment e cer r ada.

4) Conect ar el equi po a l a f uent e de t ensi ón.

5) Act i var l as l l aves t er momagnét i cas del panel f r ont al .

6) Encender l a bomba y abr i r l ent ament e l a vál vul a.

7) Dej ar ci r cul ar un caudal baj o hast a que hayan si do desal oj adas

t odas l as bur buj as de ai r e de l a l í nea de ent r ada al accesor i o

de i mpacto.

Procedi mi ent o para l a t oma de datos:

1) Col ocar un def l ect or en el accesor i o de i mpact o.

2) ( Cal i br aci ón del cer o. ) Establ ecer el ni vel i ni ci al del pl at i l l o

con el i ndi cador de ni vel . Ver i f i car que l a posi ci ón del

pl at i l l o sea cor r ect a, haci éndol o osci l ar suavement e.

3) Col ocar un conj unt o de pesas sobr e el pl at i l l o. ( Regi st r ar “Peso

apl i cado” en l a tabl a de dat os. )

4) Regul ar el caudal hast a l ogr ar que el ni vel del pl at i l l o vuel va

a su posi ci ón i ni ci al . Ver i f i car haci éndol o osci l ar suavement e.

5) Cer r ar l a vál vul a del t anque vol umét r i co.

6)

Medi r con cr onómet r o el t i empo que tarda en acumul ar se undetermi nado vol umen en el t anque vol umétr i co. ( Regi st r ar

“Vol umen acumul ado” y “Ti empo” en l a tabl a de dat os. ) ( El

vol umen medi do debe el egi r se de modo que el t i empo medi do no sea

menor a 60 s. )

7) Abr i r l a vál vul a del t anque vol umét r i co.

Repet i r est os pasos con di st i nt os conj unt os de pesas y di st i nt os

def l ect ores, hast a compl etar l a t abl a de datos. Par a cambi ar de

conj unto de pesas, di smi nui r el caudal de modo que el agua no t oque el

def l ect or . Par a cambi ar de def l ect or , cer r ar t ot al ment e l a vál vul a y

apagar l a bomba.



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TABLA DE DATOS

Def l ect or Peso apl i cado ( g

) Vol umen acumul ado ( L) Ti empo ( s)

“180°”(θ = 0°)

“120°”(θ = 60°)

“90°”(θ = 90°)

“30°”(θ = 150°)




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Contenido específico del informe

Además de l os cont eni dos que en general deben i ncl ui r l os

i nf or mes de t odos l os t r abaj os pr áct i cos:

A) En l a Introducción, r esponder a l as si gui ent es consi gnas:

1) ¿A qué nos r ef er i mos cuando deci mos que l os f l ui dos se

compor t an como medi os cont i nuos? ¿En qué si t uaci ones un

si st ema mater i al puede consi derarse un medi o cont i nuo?

2) Menci one al gunas apl i caci ones pr áct i cas del bal ance de

cant i dad de movi mi ent o en i ngeni er í a de pr ocesos y en

ot r as ramas de l a i ngeni er í a.

B) En l a Descripción del TP, además del esquema detal l ado del

accesor i o de i mpacto, r eal i zar un esquema concept ual delbanco de hi dr ául i ca, conect ado con el accesor i o de i mpact o.

( Deber á repr esent ar l os el ement os y l a f unci onal i dad del

equi po descr i t o en esta guí a, si n r epr esent ar necesar i ament e

el l ayout r eal de di chos el ement os. )

C) En l os Fundamentos teóricos, def i ni r cl ar ament e y most r ar

gr áf i cament e el vol umen de cont r ol sobr e el que se apl i ca el

bal ance de cant i dad de movi mi ent o para est e t r abaj o pr áct i co,

y det al l ar l as si mpl i f i caci ones que se r eal i zan par a l l egar a

l a f or ma f i nal de l a ecuaci ón de F.

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