Informe Coriolis 1y163e

LABORATORIO DE MECANISMOS TEMA: ACELERACION DE CORIOLIS 1.- MARCO TEÓRICO: DEPARTAMENTO

DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

La aceleración de Coriolis es un componente de la aceleración que aparece cuando interactúa una rotación con un desplazamiento radial. Esta aceleración siempre aparecerá en los mecanismos de corredera.

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

En la presente práctica se utilizara una analogía hidráulica donde el movimiento de la corredera será reemplazado por un volumen de agua fluyendo radialmente por dos tubos a la vez que estos son rotados respecto a un eje vertical. Por lo tanto el agua que pasa a lo largo del tubo es sometida al componente Coriolis de la aceleración.

LABORATORIO DE MECÁNISMOS NRC LABORATORIO: 2239 NRC TEORIA: 1586

El equipo Tecquipment TM17 permite medir de dos formas la aceleración de Coriolis 1.- Midiendo directamente los factores que componen la aceleración de Coriolis, los cuales son el caudal de agua en el rotámetro el cual es una expresión de la velocidad y la velocidad angular del giro del tubo.

INFORME DE LABORATORIO Acoriolis = 2V

Ec1

Aceleración de Coriolis.

2.- Mediante el torque que produce la masa de las partículas de agua sometidas a la aceleración de Coriolis cuya dirección es perpendicular al tubo y que se mide mediante la deflexión elástica de la platina.

INTEGRANTES:

En la figura si se considera un elemento diferencial de longitud r situado a una distancia r del centro de rotación O. Entonces si la velocidad del fluido es V y la velocidad angular es , la componente de la aceleración de la columna es 2V en dirección perpendicular al tubo y sobre el plano de rotación del tubo.

Amores Andrés. Mora Luis.

El torque T aplicado por el tubo para producir esta aceleración es entonces:

0

w

r

dr

14 DE JUNIO DEL 2016-SANGOLQUI

T

T m. ( Acoriolis ) . r T m. ( 2.  . V) . r l . Area. ( 2.  . V) . r dr 0

T F. r

2

l T . Area. ( 2.  . V) . 2 . 2T Acoriolis 2 . Area. l

Puesto que se tienen dos tuberías la ecuación queda:

Acoriolis

Fuerza. radio_tambor 2 . Area. l

Ec2.

2.- EQUIPO:        

Aparato experimental TECQUIPMENT TM17 Longitud de los tubos : 30.48 cm Area transversal del tubo de salida: 0.238 cm2 Radio del disco acanalado : 10.16 cm Portapesas Cronómetro Palpador de deflexión de la viga cantiliver Carta de calibración para el flujo.

3.- PROCEDIMIENTO: 3.1.- Encender la bomba y el motor eléctrico de CC.      

Fijar una velocidad con el reostato, empezar con una velocidad baja. Fijar un flujo estable regulando la válvula de control de flujo hasta que se estabilice el nivel de agua en la chimenea de equilibrio. Tomar datos de: Lectura del Rotámetro Lectura del Palpador Numero de vueltas en un tiempo determinado 10 seg.

3.2.- Incrementar la velocidad del motor eléctrico y repetir el procedimiento anterior. 3.3.- Calibrar el cantiliver incrementando sucesivamente la carga sobre el portapesas. 3.4.- Determinar las perdidas debido a la fricción, rotando el tubo a varias velocidades: Graficar: Velocidad de rotación vs. Lectura del palpador

4.- TABULACION DE DATOS: Datos

TEST

ROTAMETRO cm Lt /min.

V (m/s)

N rev

t s

 rad/seg.

1

25 %

8,5

3,75

0,88

10

5,926

10,597

2

27,5%

8,5

4,15

0,97

10

5,718

10,983

3

30,0%

8,6

4,5

1,05

10

5,221

12,028

4

32,5%

8,6

4,35

1,02

10

5,148

12,199

5

35,0%

8,6

4,35

1,02

10

4,170

15,060

6

37,5%

9

4,8

1,12

10

4,186

15,002

7

40,0%

9,2

4,75

1,11

10

3,921

16,016

8

42,5%

9,4

5,3

1,24

10

3,497

17,958

9

45,0%

9,6

5

1,17

10

3,399

18,476

10

47,5%

9,8

5,2

1,22

10

3,411

18,411

2V*

18,65 1 21,30 7 25,26 0 24,88 6 30,72 2 33,60 5 35,55 6 44,53 6 43,23 4 44,92 3

Dial mm

F (N)

0,85

9,89

0,86

8,16

0,86

8,56

0,85

6,45

0,81

5,46

0,78

4,53

0,79

3,93

0,79

3,42

0,77

2,39

0,74

5,53

4.1.- Cuadro de datos:

Área del tubo:0,713 cm

2

radio del motor :10,16 cm

longitud deltubo :30,40 cm

4.2.- Calibración de pérdidas: Numero de vueltas Tiempo (seg)  rad/seg Lectura mm

10 5,428 11,58 0.04

10 5,324 11,80 0.09

10 4,734 13,27 0.08

10 4,483 14,02 0.08

10 4,219 14,89 0.07

10 3,964 15,85 0.08

10 3,620 17,36 0.08

10 3,383 18,57 0.13

10 3,019 20,81 0.1

10 2,785 22,56 0.14

4.3.- Calibración del Cantiliver: Torque Deflexión Barra

g.

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

mm

0.15

0.17

0.2

0.24

0.26

0.26

0.33

0.34

0.34

0.36

0.39

5.- CALCULOS Y GRAFICOS:

5.1.- Graficar Fuerza vs. Lectura del palpador utilizando la tabla 4.2

FUERZA VS LECTURA DE PALPADOR 12 10 8

FUERZA (N)

6

FUERZA VS LECTURA DE PALPADOR

f(x) = 44.15x - 29.93 R² = 0.6

Linear (FUERZA VS LECTURA DE PALPADOR)

4 2 0 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9

LECTURA DEL PALPADOR (mm)

5.2.- Graficar  vs. Lectura del palpador perdidas utilizando tabla 4.3

ω VS LECTURA DEL PALPADOR 25 20

f(x) = 1.21x + 9.43 R² = 0.97

15

VELOCIDAD ANGULAR (rad/s)

Linear ()

10 5 0

0

5

10

15

LECTURA DEL PALPADOR (mm)

5.3.- Calcular la Fuerza verdadera que se utiliza en cada test, utilizando los gráficos anteriores. Llenar la siguiente tabla: TEST

DIAL

CORRECCION

DIAL REAL

CARGA

FUERZA

TORQUE

mm 0,11 0,18 0,20 0,23 0,27 0,28 0,24 0,22

mm

1 2 3 4 5 6 7 8

mm 0,85 0,86 0,86 0,85 0,81 0,78 0,79 0,79

kg. 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24

N 9,89 8,16 8,56 6,45 5,46 4,53 3,93 3,42

N-m 0,06 0,04 0,07 0,09 0,12 0,15 0,15 0,19

0,96 1,04 1,06 1,08 1,08 1,06 1,03 1,01

9 10

0,77 0,74

1,19 1,28

0,42 0,54

0,26 0,28

2,39 5,53

0,34 0,53

5.4.- Calcular y tabular los resultados finales en la siguiente forma escribiendo el desarrollo de un ejemplo:

TEST

Velocidad Angular

Torque T

 (rad / seg.)

N m.

Determinada de: Ac= Torque/( Area l2 )

Determinada de: Ac = 2 v 

0,371 0,438 0,485 0,588 0,579 0,664 0,723 0,874 0,927 1,000

17,111 20,208 22,380 27,126 26,704 30,615 33,344 40,334 42,756 46,124

18,651 21,307 25,260 24,886 30,722 33,605 35,556 44,536 43,234 44,923

10,597 10,983 12,028 12,199 15,060 15,002 16,016 17,958 18,476 18,411 Ejemplo de Cálculos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A c=

A c=

Componente de la aceleración de Coriolis

Torque 2 ρ Área l

0,371 Nm 2 =17 , 111 m/ s 2 kg 0,713 2 30,4 (1000 3 )( m )( m) 2 100 m 100

A c =2 ω v

(

A c =2 10,597

rad s

)( 0,88 ms )=18 ,6 51 m/s

5.5.-Graficar los dos valores de la aceleración con respecto a .

2

ACELERACION vs. ω 50 45 40 35

f(x) = 3.1x - 14.77 R² = 0.93

30

ACELERACION (m/s2)

25 20 15 10 5 0 10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

17

18

19

VELOCIDAD ANGULAR (rad/s)

ACELERACION vs. ω 50 45 40 35

f(x) = 3.15x - 13.9 R² = 0.98

30

ACELERACION (m/s2)

25 20 15 10 5 0 10

11

12

13

14

15

16

VELOCIDAD ANGULAR (rad/s)

6.- PREGUNTAS: 6.1.- Investigue en que otros sistemas físicos o mecánicos se encontrara presente la aceleración de Coriolis. 1. En el caso particular del océano, este efecto hace que las corrientes forzadas por el viento no sean paralelas al viento, sino que formen un ángulo con el mismo. También

explica que los icebergs tengan una trayectoria hacia la derecha o a la izquierda (dependiendo del hemisferio) de la dirección del viento que los impulsa. 2. El caudalímetro másico, un instrumento que mide el caudal másico de un fluido que circula a través de una tubería. Este instrumento fue comercializado en1977 por Micro Motion Inc. Funciona aplicando una fuerza de vibración a un tubo curvado a través del cual pasa el fluido. El efecto Coriolis crea una fuerza en el tubo perpendicular a ambas direcciones: la de vibración y la dirección de la corriente. 3. Afecta a las nubes y al viento, y es el causante de que se formen borrascas. En los mapas meteorológicos, podemos ver esa desviación del viento, siempre hacia la derecha de su movimiento en el hemisferio norte, y a la izquierda en el sur. De todas formas, dejaré el llamado modelo de viento geos trófico y otras explicaciones para otra entrada. 4. La gravedad efectiva, los cuerpos de la superficie terrestre no son atraídos en la dirección que apunta justo al centro de la Tierra. Esto sólo sucede en el Ecuador, y en el resto del mundo la gravedad está desviada un poco. 5. Hay un proyecto de ingeniería civil a futuro donde la fuerza de Coriolis tomaría una gran importancia. Se trata del elevador orbital. En esencia, un ascensor que parta desde la superficie terrestre y suba hasta un satélite orbital mediante un tubo o varilla anclado en tierra. Este “tubo” no podría ser recto, la fuerza de Coriolis determinaría una curva y cada vez que una masa ascendiera por el tubo, éste se deformaría según reglas previsible.

7.- CONCLUSIONES:   

La fuerza o aceleración de Coriolis es una fuerza que ejerce en el momento en el que el cuerpo se mueve con respecto a un sistema de rotación y describe su movimiento en esa misma referencia. La aceleración de Coriolis no es una fuerza real sino que es simplemente una cifra que define el movimiento de un cuerpo en un sistema de rotación. La manipulación del equipo debe realizarse con cuidado debido a que es un equipo costoso.

8.- BIBLIOGRAFÍA:    

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/coriolis/coriolis.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Coriolis aceleración Centrifuga (20/05/2013) disponible en:http://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_centr%C3%ADfuga[2] (2013, 05). Fuerza Coriolis. BuenasTareas.com. Recuperado 11, 2011, dehttp://www.buenastareas.com/ensayos/Fuerza-Coriolis/3114478.htm