CENTRO DE PRESIONES INFORME

1. INTRODUCCIÓN

El informe presentado que se elaboró a partir de las orientaciones brindadas por el docente de Mecánica de Fluidos, que corresponde a la práctica de laboratorio Nro. 3 (Determinación experimental del centro de presión sobre una superficie plana) dicha práctica fue efectuada el día miércoles 7 de mayo del año en curso, en la Universidad Privada del Norte, en el horario correspondiente al grupo de práctica Nro. 4. La práctica realizada consistía en calcular la fuerza de presión que ejerce un fluido(fuerza hidrostática) sobre una superficie plana y el punto donde esta misma se aplica, para realizar estos cálculos se efectuaron medidas de diferentes alturas de un fluido en este caso agua sobre, un cuadrante hidráulico

Una superficie plana puede ser una pared de un tanque de almacenamiento de líquidos, esta superficie queda sometida a presiones constantes que se distribuyen a lo largo de la misma como fuerzas paralelas que aumentan conforme a su profundidad, por lo que es necesario hallar su centro depresión. El centro de presión es la magnitud de la fuerza aplicada a dicha superficie o bien el punto por el cual se ejercen las líneas de acción de las fuerzas que ejercen presión sobre un cuerpo sumergido en un líquido. Los cálculos de las fuerzas por los fluidos son de gran importancia para el ingeniero pues debe utilizarlos con el fin de diseñar satisfactoriamente las estructuras que los contienen. Estas situaciones experimentales se ven a diario en el campo laboral cuando se desea calcular o determinar el momento que está actuando sobre una compuerta o para estudiar la estabilidad de una presa de gravedad, la pared de un tanque de almacenamiento de líquidos o el caso de un barco de reposo por esto es necesario conocer si va a estar sometida a demasiada compresión y cuál es su fuerza. 

1. OBJETIVOS

• Determinar de manera teórica (Según fórmulas de Mecánica de Fluidos) y experimental (Por Geometría) el Centro de Presiones (Yp) en una superficie plana vertical.
• Determinar de manera teórica (Según fórmulas de Mecánica de Fluidos) y experimental (Sumatoria de momentos) la fuerza ejercida en la superficie plana.
• Determinar el error que se comete al realizar el experimento comparando los resultados (Yp y F).
  

1.  MARCO TEÓRICO

Presiones sobre superficies planas

Cualquier pared plana que contenga un líquido (muros, compuertas depósitos, etc.) soporta, en cada uno de sus puntos, una presión que ha sido definida como la altura de la superficie libre del líquido al punto considerado, siempre que se trate de recipientes abiertos, que es el caso más frecuente en aplicaciones hidrostáticas. Por tanto, todas las fuerzas de presión paralelas, cuya magnitud y dirección se conocen, tendrán una resultante, P, que representa el empuje del líquido sobre una superficie plana determinada, cuyo valor y punto de aplicación vamos a determinar. El estudio de las fuerzas de presión que actúan en superficies hundidas planas es un tema fundamental en lo que concierne los hidrostáticos implicando tasación del valor de propulsión neta y el concepto de centro de presión. Estos son muy importantes en el diseño de artículos innumerables de equipo hidráulico y proyectos de ingeniería civil.

Aparato de centro de Presión, cuadrante hidráulico

El aparato de Centro de Presión P6237 de Cussons consta principalmente de un cuadrante (toroid) que pivota sobre filos en el centro del arco sobre un brazo equilibrado. Este conjunto va montado sobre un tanque acrílico, como mostrado en la figura 1. El cuadrante (toroide) fabricado cuyas dimensiones son de 100 mm de radio interno, 200 mm de radio externo y 75 mm de profundidad, se monta sobre un brazo equilibrado. Así su cara rectangular del extremo es vertical y sus dos caras curvas son concéntricas con la línea de acción de los pivotes sobre filos; así las fuerzas hidrostáticas que actúan sobre el cuadrante cuando está sumergido, sólo la fuerza sobre la cara rectangular del extremo da aumento en un momento en ejes de filos.

Importancia tiene la determinación del centro de presión

Conociendo el centro de presión, conocemos el punto donde actúa la fuerza hidrostática de empuje que ejerce un fluido sobre cualquier superficie, por ello el cálculo del mismo es de suma importancia ya que su determinación es básica para la evaluación de los efectos que ejerce la presión del fluido mismo.

¿A qué se le llama centro de presión y centro de gravedad?

Se denomina centro de presiones de un cuerpo al punto sobre el cual se debe aplicar la resultante de todas las presiones ejercidas sobre ese cuerpo para que el efecto de la resultante sea igual a la suma de los efectos de las presiones. Se trata de un concepto que no necesariamente ha de coincidir con el centroide geométrico, el centro de masas o el centro de gravedad. La coincidencia o no de estos conceptos permite analizar la estabilidad de un cuerpo inmerso en un fluido.

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