INFORME 1: CARACTERISTICAS DE LOS ALABES
JOSE
A CUELLAR
Jacuellarm@libertadores.edu.co
RESUMEN
En esta practica se
tiene como objetivo entender el funcionamiento de un alabe y como su forma afecta
de manera significativa las variables que presenta el sistema observándose como
al incrementarse la fuerza disminuye la velocidad del sistema.
ABSTRACT
In this
practice is entender Aims running a Praise and how its shape significantly
affects variables Posing sistemaobservandose As the strength decreases with
increasing system speed .
PALABRAS
CLAVE:
alabe, densidad peso
1. INTRODUCCIÓN
Dentro del estudio de las turbo maquinas encontramos que
el impacto de un chorro sobre una
superficie es la base principal para realizar un trabajo a partir de la energía
que trae un fluido, como también la aplicación de un trabajo a un fluido, para
agregarle una energía mayor.
Este informe presenta una descripción detallada
de como es el funcionamiento de un alabe y como la forma de este afecta en gran
medida dicho funcionamiento al igual que se establece como es la relación de
diferentes variables tales como lo son fuerza vs flujo másico entre otras.
2. OBJETIVOS
1.
Medir
la fuerza generada por un chorro de líquido cuando impacta con una superficie
solida (alabe).
2.
Observar
como un alabe desvía un fluido con la finalidad de realizar un trabajo a partir
de la energía que trae un fluido.
3.
Comprender como actúa las
fuerzas de empuje en el equipo de impacto de chorro.
4.
Identificar la diferencia entre un alabe plano y esférico.
5.
Determinar y analizar por
medio de gráficas diferentes variables como flujo másico, velocidad, fuerza,
entre otras.
3. MARCO TEÓRICO
Cuando hablamos de un alabe nos referimos a
una paleta curva, generalmente de metal que recibe el impacto (empuje) de un
fluido ya sea agua, vapor o gas con cierta velocidad y presión y al interactuar
se cambia la dirección media del flujo. Por
su forma (alabeada) curva y por ser parte de un rotor (que tiene una gran
cantidad de álabes) en algunos casos transforma la energía recibida en el giro
de una masa muy grande (el rotor) posteriormente esta energía se puede usar de
varias formas, una de ellas es en la producción de energía eléctrica cuando el
rotor está a coplado a un generador eléctrico.
Existen 3
tipos de alabe que dependiendo de su forma desvían el fluido y son
1. Tipo tobera
2. plano
3. semiesférico
Fig.
1: tipos de alabes a) tobera b) plano c) semiesférico
En este informe nos concentraremos en el tipo plano y el semiesférico.
4. MONTAJE EXPERIMENTAL
4.1 INSTRUMENTOS
UTILIZADOS
·
ALABE TIPO PLANO
·
ALABE TIPO SEMIESFERICO
·
EQUIPO DE BOMBEO DE AGUA
·
BASCULA
4.2 DESCRIPCION
Y FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO
El equipo consta de una bomba centrífuga que impulsa
el agua hacia una tobera encerrada en un recipiente cilíndrico de acrílico
transparente. Esta tobera dirige verticalmente hacia arriba el
chorro de agua que impacto sobre un álabe de superficie plana o semiesférica,
situada a una altura “h” conocida.
El
agua, después del impacto, se drena por la base inferior del cilindro de
acrílico hacia un depósito graduado para la determinación del caudal
volumétrico.
El
álabe está unido rígidamente a un brazo nivelable y convenientemente graduado
por una regla milimétrica, y por cuya cara superior desliza libremente un peso
conocido. El brazo está restringido en su movimiento de vaivén por un resorte
débil cuya misión es la de permitir que con la pesa deslizante en la posición
cero, el brazo se mantenga en posición horizontal comprobado adicionalmente por
un nivel de burbuja incorporado o por el pin que cuelga libremente del extremo
del brazo.
FIG
2 EQUIPO DE BOMBEO DE AGUA
4.3 PROCEDIMIENTO
- . Nivele el equipo de impacto.
- . Asuma que la densidad es 1000 KG/m^3
- Pese el peso deslizante y colóquelo en la posición cero, nivele el brazo
FIG 3 PESO DESLIZANTE
- Haga circular un chorro de que impacte en el álabe luego verifique su nivelación desplazando la pesa sobre el brazo pivotante. Anote el desplazamiento DX desde el punto de origen.
- Incrementar el flujo gradualmente restableciendo en cada caso el equilibrio mediante el corrimiento de la pesa deslizante y anotando los resultados en las tablas 1 y 2.
4. ANÁLISIS
Y RESULTADOS
Basado en el desarrollo de la práctica se obtuvieron los siguientes
resultados.
DISTANCIA X (mm)
|
TIEMPO t (s)
|
|
0
|
7.30
|
|
5
|
8.20
|
|
10
|
8.45
|
|
15
|
8.73
|
|
20
|
10.33
|
|
25
|
12.74
|
|
30
|
11.04
|
|
35
|
17.5
|
|
40
|
18.59
|
TABLA 1 RESULTADOS OBTENIDOS ALABE PLANO
Como datos adicionales tenemos:
Peso del contrapeso deslizante
W= 0.6033 kg
La altura del chorro es
Y= 11.4 cm
BASADO EN LO ANTERIOR OBTENEMOS LAS
SIGUIENTES ECUACIONES
F*0.15=W*g*x
F=
F=4.022g*x
|
V=y/t
|
m=v*d*A
T=f*x
Basado en las ecuaciones anteriores obtenemos los siguientes resultados:
F (N)
|
V
(m/s)
|
0
|
0,0156
|
0,1972791
|
0,0139
|
0,3945582
|
0,0135
|
0,5918373
|
0,0131
|
0,7891164
|
0,0110
|
0,9863955
|
0,0089
|
1,1836746
|
0,0103
|
1,3809537
|
0,0065
|
1,5782328
|
0,0061
|
TABLA 2 FUERZA VS VELOCIDAD ALABE PLANO
F(N)
|
T (N*m)
|
0
|
0
|
0,1972791
|
0,000986396
|
0,3945582
|
0,003945582
|
0,5918373
|
0,00887756
|
0,7891164
|
0,015782328
|
0,9863955
|
0,024659888
|
1,1836746
|
0,035510238
|
1,3809537
|
0,04833338
|
1,5782328
|
0,063129312
|
tabla 3 FUERZA VS TORQUE
F (N)
|
m (kg/s)
|
0
|
0,055929087
|
0,1972791
|
0,049790529
|
0,3945582
|
0,048317436
|
0,5918373
|
0,046767736
|
0,7891164
|
0,039523943
|
0,9863955
|
0,032047279
|
1,1836746
|
0,036982096
|
1,3809537
|
0,023330419
|
1,5782328
|
0,021962471
|
TABLA 4 fuerza vs flujo masico
T (N*m)
|
m
(kg/s)
|
|
0
|
0,055929087
|
|
0,000986396
|
0,049790529
|
|
0,003945582
|
0,048317436
|
|
0,00887756
|
0,046767736
|
|
0,015782328
|
0,039523943
|
|
0,024659888
|
0,032047279
|
|
0,035510238
|
0,036982096
|
|
0,04833338
|
0,023330419
|
|
0,063129312
|
0,021962471
|
TABLA 5 TORQUE VS FLUJO MASICO
TABLAS DE ALABE SEMIESFERICO
DISTANCIA X (mm)
|
TIEMPO t (s)
| |
0
|
3.40
| |
5
|
3.78
| |
10
|
4.40
| |
15
|
6.33
| |
20
|
5.97
| |
25
|
5.03
| |
30
|
5.16
| |
35
|
5.92
| |
40
|
6.21
| |
45
|
7.47
| |
50
|
6.76
| |
55
|
6.72
| |
60
|
8.56
| |
70
|
7.38
| |
80
|
7.73
| |
90
|
9.95
|
TABLA 6. RESULTADOS OBTENIDOS ALABE SEMIESFERICO
F(N)
|
V(m/s)
|
|
0
|
0,3876
|
|
0,1972791
|
0,43092
|
|
0,3945582
|
0,5016
|
|
0,5918373
|
0,72162
|
|
0,7891164
|
0,68058
|
|
0,9863955
|
0,57342
|
|
1,1836746
|
0,58824
|
|
1,3809537
|
0,67488
|
|
1,5782328
|
0,70794
|
|
1,7755119
|
0,85158
|
|
1,972791
|
0,77064
|
|
2,1700701
|
0,76608
|
|
2,3673492
|
0,97584
|
|
2,7619074
|
0,84132
|
|
3,1564656
|
0,88122
|
|
3,5510238
|
1,1343
|
TABLA N 7 FUERZA VS VELOCIDAD
F(N)
|
T
(N*m)
|
|
0
|
0
|
|
0,1972791
|
0,000986396
|
|
0,3945582
|
0,003945582
|
|
0,5918373
|
0,00887756
|
|
0,7891164
|
0,015782328
|
|
0,9863955
|
0,024659888
|
|
1,1836746
|
0,035510238
|
|
1,3809537
|
0,04833338
|
|
1,5782328
|
0,063129312
|
|
1,7755119
|
0,079898036
|
|
1,972791
|
0,09863955
|
|
2,1700701
|
0,119353856
|
|
2,3673492
|
0,142040952
|
|
2,7619074
|
0,193333518
|
|
3,1564656
|
0,252517248
|
|
3,5510238
|
0,319592142
|
TABLA Nº 8 FUERZA VS TORQUE
F(N)
|
m(kg/s)
|
|
0
|
1,38815994
|
|
0,1972791
|
1,54330723
|
|
0,3945582
|
1,79644228
|
|
0,5918373
|
2,58442719
|
|
0,7891164
|
2,43744555
|
|
0,9863955
|
2,05366015
|
|
1,1836746
|
2,10673685
|
|
1,3809537
|
2,41703143
|
|
1,5782328
|
2,53543331
|
|
1,7755119
|
3,04986905
|
|
1,972791
|
2,75998859
|
|
2,1700701
|
2,7436573
|
|
2,3673492
|
3,4948968
|
|
2,7619074
|
3,01312364
|
|
3,1564656
|
3,15602246
|
|
3,5510238
|
4,06240924
|
TABLA Nº 9 FUERZA VS FLUJO MASICO
T
(N*m)
|
m(kg/s)
|
|
0
|
1,38815994
|
|
0,000986396
|
1,54330723
|
|
0,003945582
|
1,79644228
|
|
0,00887756
|
2,58442719
|
|
0,015782328
|
2,43744555
|
|
0,024659888
|
2,05366015
|
|
0,035510238
|
2,10673685
|
|
0,04833338
|
2,41703143
|
|
0,063129312
|
2,53543331
|
|
0,079898036
|
3,04986905
|
|
0,09863955
|
2,75998859
|
|
0,119353856
|
2,7436573
|
|
0,142040952
|
3,4948968
|
|
0,193333518
|
3,01312364
|
|
0,252517248
|
3,15602246
|
|
0,319592142
|
4,06240924
|
TABLA 10 TORQUE VS FLUJO MASICO
CONCLUSIONES
- MIENTRAS QUE EN EL ALABE PLANO LA VELOCIDAD ES INVERSAMENTE PROPORSIONAL A LA FUERZA EN EL ALABE ESFERICO ES DIRECTAMENTE PROPORSIONAL
- MIENTRAS QUE EN EL ALABE PLANO EL TORQUE ERA REPRESENTADO POR UNA CURVA EN EL ALABE SEMIESFERICO ES REPRESENTADO POR UNA RECTA LO QUE INDICA QUE EL TORQUE ES DIRECTAMENTE PROPORSIONAL A LA FUERZA
- EL FLUJO MASICO CON LA RELACION A LA FUERZA TIENDE A AUMENTAR EN UN ALBABE ESFERICO MIENTRAS QUE EN UN ALABE PLANO TIENDE A DISMINUIR
- LA RELACION ENTRE EL TORQUE CON EL FLUJO MASICO ES TODO LO CONTRARIA ENTRE EL ALABE PLANO Y EL ALABE SEMIESFERICO EN EL ALABE SEMIESFERICO TIENDE A AUMENTAR MIENTRAS QUE EN EL ALABE PLANO TIENDE A DISMINUIR
BIBLIOGRAFIA
[2]htp://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1080098238/1080098238_03.pdf
