Ensayos Fluidos

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

DEPARTAMENTO DE RECURSOS DE AGUA Y TIERRA

Informes Integrados

1.

2.

3.

4.

Laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica

Alumnos: Gómez Lordán, Miguel

Gómez Salazar, Michael

Yachachin Hinostroza, Daniel

Grupo: D

Profesor: Ing. José Arapa

La Molina, 24 de Mayo de 2012

INTRODUCCION

La mecánica de fluidos estudia el comportamiento de los líquidos tanto en movimiento como estáticos, siendo los conocimientos sobre este tema muy importantes para nosotros como futuros ingenieros.

Existen muchas estructuras que se encuentran sometidas a fuerzas a las cuales se les denomina presión, y al tener la necesidad de diseñar estas estructuras se hace imprescindible el conocimiento de este tema.

Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras.

El siguiente informe está relacionado con la medición de la presión en superficies planas y curvas, para el cual se realizó una experiencia utilizando un equipo de medición de presión, dicha experiencia se realizó con fines de fijar nuestros conocimientos y poder poner en práctica la teoría.

OBJETIVOS

Determinar la acción de la fuerza hidrostática, de un plano sumergido en agua con la superficie parcialmente sumergido y totalmente sumergido.

Determinar la posición de la línea de acción de la fuerza hidrostática y comparar la posición determinada experimentalmente con la posición teórica.

MARCO TEORICO

Para hacer más fácil el entendimiento del presente informe se menciona los siguientes conceptos.

CENTRO DE PRESIONES:

El centro de presiones es el punto por el cual se ejercen las líneas de acción de las fuerzas que presionan sobre un cuerpo sumergido en un líquido.

FUERZAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS:

Las fuerzas que actúan sobre superficies sumergidas son paralelas y su resultante se aplica sobre un punto llamado centro de presión. La presión que actúa sobre un punto cualquiera está dado por:

P0= representa la presión sobre la superficie libre

h= es la altura vertical medida desde la superficie libre.

En caso que la superficie no esté vertical, h bien dada por h=ysen ø por lo que:

Como consecuencia del aumento de presión con la profundidad, la fuerza aumenta, lo que hace que el centro de aplicación se desplace hasta un nuevo punto conocido como centro de presión. El centro de presión esta desplazado, respecto al centro de masas o centroide siempre en sentido descendente por ser la presión mayor a medida que descendemos. La fuerza será:

La presión P0 suele ser la atmosférica, que se desprecia por actuar sobre ambos lados. En caso contrario hay que modificar la expresión anterior:

FUERZAS SOBRE SUPERFICIES CURVAS

Para determinar la fuerza sobre una superficie curva se descompone la fuerza en sus componentes vertical y horizontal, la componente horizontal es la fuerza hidrostática que actúa sobre la proyección vertical, y la componente vertical es la fuerza hidrostática que actúa sobre la proyección horizontal más el peso del fluido contenido en el volumen.

Cuando la superficie está en contacto con varios fluidos se trata de manera independiente la zona afectada por cada fluido.

EQUIPOS Y MATERIALES

Equipo para el ensayo del centro de presiones:

Compuesto por:

Tanque acrílico transparente con nivel circular con tres tornillos de nivelación, en la parte posterior al nivel circular lleva una válvula de drenaje.

Un soporte para permitir colocar el brazo de balanza, y esta contiene el gancho para colocar las pesas.

El modulo consiste en un cuadrante montado sobre el brazo de una balanza que bascula alrededor de un eje, la fuerza que actúa sobre la superficie frontal, plana y rectangular, ejercerá un momento con respecto al eje de apoyo.

Regla y transportador (graduados).

Agua

Pesas

Probeta o depósito graduado.

Formato para la toma de datos.

EXPERIMENTO EN LABORATORIO.

NOMENCLATURA

D: altura vertical de cara del cuadrante 0.01m

B: ancho horizontal de cara del cuadrante 0.075m

L: longitud del brazo del balance 0.275m

H: altura vertical de la base del cuadrante del pivote 0.2m

g: aceleración de la gravedad 9.81m/s2

ρ: densidad del fluido 1000 kg/m3

m: masa de las pesas kg

d: profundidad vertical de la base del cuadrante a la

Superficie del fluido. M

FORMULAS:

CUERPO PARCIALMENTE SUMERGIDO

FUERZA HIDROSTATICA:

F=ρg (Bd2/2)

CENTRO DE PRESION EXPERIMENTAL:

H’’ = mgL/F

CENTRO DE PRESION TEORICO:

h’’= H-d/2

CUERPO TOTALMENTE SUMERGIDO:

FUERZA HIDROSTATICA:

F= ρgBD (d-D/2)

CENTRO DE PRESION EXPERIMENTAL:

h’’= mgL/F

CENTRO DE PRESIÓN TEORICO:

h^''=(D^2/12+(d-D/2)^2)/(d-D/2)+H-d

PROCEDIMIENTOS:

Armar el equipo de presión hidrostática como se muestra.

Nivelar horizontalmente la base del equipo con el ojo de pollo y los tornillos de nivelación.

...