INFORME PRCTICA #1

INFORME PRCTICA #1LABORATORIO DE HIDRULICA ING. DAVID GARCAGRUPO #4Cedeo Castro GabrielaMacas Loor CristhianMendoza Mendoza Miguel Mendoza Williams BrianReyna Santos RicardoCURSO: 9no B09/06/2015

Tabla de contenidoINTRODUCCIN2OBJETIVOS3Marco Terico4Hidrosttica4Fuerzas ejercidas por un lquido sobre una superficie plana5Inmersin Parcial:5MATERIALES Y EQUIPOS PARA EL DESARROLLO DEL ENSAYO81. EQUIPOS81.1 Equipo para medir fuerzas de agua (modelo FME08)81.2 Banco Hidraulico92 Materiales93 Procedimiento10DESARROLLO PRCTICO Y RESULTADOS14Ensayo # 115Ensayo # 215Ensayo # 315Ensayo # 415Ensayo # 516Conclusiones17Recomendaciones18Bibliografa19

INTRODUCCINEn nuestra formacin como Ingenieros, y en la vida cotidiana, intervienen diferentes disciplinas fundamentales, tal es el caso de la Mecnica de los Fluidos, que es la parte de la mecnica que estudia las leyes del comportamiento de los fluidos en equilibrio (Hidrosttica) y en movimiento (Hidrodinmica).

En ese sentido, los fluidos experimentan una serie de eventos, como por ejemplo la accin de una fuerza que acta en los cuerpos sumergidos, llamada Presin Hidrosttica.El presente ensayo de Laboratorio describe el proceso para hallar experimentalmente la fuerza hidrosttica ejercida sobre una superficie parcialmente sumergida y luego compararla con la hallada empricamente, en consecuencia determinar el comportamiento que tiene un fluido en su distribucin de presiones sobre una superficie plana parcialmente sumergida.Los conocimientos adquiridos debido al desarrollo de esta prctica de Laboratorio, nos servirn en un futuro, en nuestra vida profesional, como por ejemplo en obras hidrulicas de gran envergadura como pueden ser la construccin de reservorios, acueductos, tanques, canales, centrales hidroelctricas, etc.

OBJETIVOS

1. Determinar la posicin del centro de presiones de una superficie plana parcialmente sumergida en un lquido en reposo.

2. Determinar experimentalmente la fuerza hidrosttica que ejerce un fluido sobre una superficie parcialmente sumergida que se encuentren en contacto con l.

3. Comparar la fuerza hidrosttica terica con la fuerza hidrosttica prctica.

4. Comparar el momento causado por la fuerza Hidrosttica, con el momento causado con las pesas colocadas.

Marco Terico

HidrostticaLa hidrosttica es la rama de la mecnica de fluidos o de la hidrulica que estudia los fluidos en estado de equilibrio; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posicin. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrosttica son el principio de Pascal y el principio de Arqumedes.La presin hidrosttica, por lo tanto, da cuenta de la presin o fuerza que el peso de un fluido en reposo puede llegar a provocar. Se trata de la presin que experimenta un elemento por el slo hecho de estar sumergido en un lquido.El fluido genera presin sobre el fondo, los laterales del recipiente y sobre la superficie del objeto introducido en l. Dicha presin hidrosttica, con el fluido en estado de reposo, provoca una fuerza perpendicular a las paredes del envase o a la superficie del objeto.El peso ejercido por el lquido sube a medida que se incrementa la profundidad. La presin hidrosttica es directamente proporcional al valor de la gravedad, la densidad del lquido y la profundidad a la que se encuentra.

Fuerzas ejercidas por un lquido sobre una superficie planaLa fuerza F ejercida por un lquido sobre una superficie plana A es igual al producto del peso especfico del lquido por la profundidad Hg del centro de gravedad de la superficie y por el rea de la misma esto es:

Siendo las unidades tpicas: N: Kg-f : ton.Si el lquido es agua entonces:

Se observa que el producto del peso especfico por la profundidad del centro de gravedad de la superficie es igual a la presin en el centro de la gravedad del rea.Inmersin Parcial:Si se toman momentos con respecto al punto de apoyo del eje basculante, se puede llegar a la siguiente conclusin.

Se sabe que P = .h1dF= P.dA.2Entonces, si se toma un rea diferencial, cuya altura seria dh, y la base estara dada por b entonces tenemos que:dA= b.dhEntonces, remplazando la ecuacin (i) en (ii), obtenemos que:dF= .h.b.dh

Ahora, despus de obtenida la fuerza resultante, se toman momentos con respecto al punto de apoyo del eje basculante.De la expresin P= se observa que la presin varia linealmente con la altura, entonces se tiene una distribucin de fuerzas semejante a un tringulo.Entonces se sabe que una distribucin triangula, el punto de aplicacin de la resultante estar ubicado a 1/3 de la altura.

Entonces, se tendr que el brazo de palanca de esta fuerza vendr dado por:

Por lo tanto, el momento con respecto al punto de apoyo, sera:

Y adems, el momento debido a la fuerza de la carga puesta en la balanza, sera igual a F.L; obteniendo entonces que:

Con lo que queda demostrada la frmula.

MATERIALES Y EQUIPOS PARA EL DESARROLLO DEL ENSAYO1. EQUIPOS1.1 Equipo para medir fuerzas de agua (modelo FME08)El mdulo consiste en un cuadrante montado sobre el brazo de una balanza que bascula alrededor de un eje. Cuando el cuadrante est inmerso en el depsito de agua, la fuerza que acta sobre la superficie frontal, plana y rectangular, ejercer un momento con respecto al eje de apoyo. El brazo basculante incorpora un platillo y un contrapeso ajustable .Depsito con patas regulables que determina su correcta nivelacin. Dispone de una vlvula de desage. El nivel alcanzado por el agua en el depsito se indica en una escala graduada.Con este equipo se determina el clculo de la presin del agua sobre una superficie plana. La capacidad del tanque: V = 5.5 lit La distancia entre las masas suspendidas y el punto de apoyo: L = 285 mm. El rea de la seccin: As = 0.007416 m aproximadamente. La profundidad total de cuadrante sumergido: 10 mm. La altura de punto de apoyo en el cuadrante: 100 mm. Un juego de masas de diferentes pesos. (10gr, 100gr, 20gr, )

Partes del equipo modelo FMEO8 utilizado en laboratorio

1.2 Banco HidraulicoEquipo para el estudio del comportamiento de los fluidos, la teoria hidraulica y las propiedades de la mecanica de fluidos.

2 Materiales Algunos materiales utilizados son: Pesas calibradas sern las pesas que se colocaran en el platillo de balanza del equipo, estas tienen pesos de 10gr; 20gr; 100gr

Fluido: El fluido que se utilizo fue agua. Probeta: Se us para realizar el vaciado del agua hasta equilibrar el brazo horizontal.

3 Procedimiento1. Se coloca el equipo de Presin sobre Superficies, sobre el Banco Hidrulico. Se llena de agua parcialmente hasta una cierta altura.

2. Luego se procede a nivelar el equipo de presin sobre superficies (el cual contiene un nivel de ojo de pollo) por medio de sus tornillos nivelantes.

3. Se desplaza el contrapeso del brazo basculante hasta que se encuentre horizontal, logrando esto al observar que la marca del indicador quede alineada con el borde inferior horizontal del brazo basculante.

4. Se coloca la primera pesa, en este caso, 20 gr y luego se va aadiendo agua lentamente, hasta que el brazo basculante recupere la posicin horizontal.

5. Se hace la lectura respectiva y se anota los datos: el valor del peso situado en el platillo (20gr) y el nivel de agua indicado en el cuadrante (28.5mm).

6. Se repite el paso 10, las veces que se crea necesario, aumentando progresivamente los pesos, en este caso (20, 40, 60, 80, 100, 120,) hasta que el nivel de la superficie libre del agua enrase con la arista superior de la superficie plana rectangular que presenta el extremo del cuadrante.

7. Luego de haber tomado las lecturas respectivas para cada peso acumulado se comienza a retirar los incrementos de peso dados en cada operacin, mientras se va nivelado el brazo despus de cada retirada, sacando el agua por medio de la espita (conducto desage).8. Por cada retirada se hace la lectura correspondiente, anotando los datos: el valor del peso situado en el platillo y el nivel de agua indicado en el cuadrante.

DESARROLLO PRCTICO Y RESULTADOS

1000 kg/m3 g = 9.8 m/s2 w = kg (masa de prueba) a = 0.075 m b = 0.20 m L = 0.27 mEquilbrio hidrosttico.

Ensayo # 1

Datos:w = 60 g = 0.060 kgh = 50 mm = 0.05 m

Ensayo # 2

Datos:w = 70 g = 0.070 kgh = 54 mm = 0.054 m

Ensayo # 3

Datos:w = 80 g = 0.080 kgh = 54 mm = 0.054 m

Ensayo # 4

Datos:w = 90 g = 0.090 kgh = 60 mm = 0.060 m

Ensayo # 5

Datos:w = 100 g = 0.100 kgh = 65 mm = 0.065 m

Conclusiones

Se puede decir que a lo que se refiere la presin hidrosttica, es aquella presin, aquella fuerza que ejerce un cuerpo sobre el agua, podemos concluir que el empuje es proporcional a la profundidad; es decir que entre mayor sea la profundidad mayor va a ser el empuje y cuando menor sea la profundidad menor va a ser el empuje. De acuerdo con los resultados en el empuje hidrosttico podemos decir que es inversamente proporcional tanto a la profundidad al centro de presin experimental como terico; es decir que entre mayor sea el empuje menor va ser la profundidad (experimental y terico) y cuando menor sea el empuje mayor va ser la profundidad.

Recomendaciones

Para obtener datos ms precisos, antes de iniciar el ensayo se debe nivelar y calibrar el equipo de manera correcta, para as disminuir el margen de error.

A la hora de medir la altura se debe de colocar la mirada al mismo nivel en que esta el agua para dar una medida ms acertada.

Realizar el experimento tomando minuciosamente las notas de las respectivas observaciones ya que son importantes a la hora de proceder a realizar el informe.

Bibliografa

http://www.academia.edu/8226966/1._ENSAYO_Presiones_hidrostaticashttp://definicion.de/presion-hidrostatica/

Universidad Laica Eloy Alfaro de Manab Laboratorio de Hidrulica19