iinforme hidarulica
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HidraulicaTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
HIDRAULICA I
MANÓMETROS Y PRESIÓN HIDROSTÁTICA
INFORME N°: 1
INTEGRANTES:
AGUILAR MOZO MICHELLE LIZBETH
AJILA AIMARA LILIANA GABRIELA
ALVAREZ CASTILLO ELIO ANDRÉS
CABRERA GUZMÁN JENNY LORENA
CANDO ERAZO BRYAN OSWALDO
LEMA NARVÁEZ SAIRY PATRICIO
MÉNDEZ ESTÉVEZ JESSICA PAOLA
SOLÍS VELÁSQUEZ BRYAN RUPERTO
TINOCO CLAVIJO RAUL ALEJANDRO
VÁSQUEZ ALBARRACÍN KEVIN FERNANDO
GRUPO N°: 1
SEMESTRE: TERCERO PARALELO: SEGUNDO
FECHA DE REALIZACIÓN: 9 DE MAYO 2014
FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 16 DE MAYO 2014
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OBJETIVOS:
Objetivo General:
Identificar los equipos para determinar la presión manométrica y
determinar la presión hidrostática sobre una superficie plana y en una
compuerta ubicada en el tanque de presiones que dispone en LIH.
Objetivos Específicos:
Identificar los usos de los diferentes tipos de manómetros que existen en el
LIH.
Observar el comportamiento de la presión hidrostática sobre una superficie
plana.
Determinar el centro de presiones para cada presión determinada en el
LIH.
Demostrar experimentalmente que la presión hidrostática depende
únicamente de la profundidad.
Transformar a diferentes unidades de Presión, la información de presiones
que se adjunta.
MARCO TEÓRICO
Presión Hidrostática: la presión hidrostática es la fuerza por unidad de área que ejerce un líquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumergido, como esta presión se debe al peso del líquido, esta presión depende de la densidad(p), la gravedad(g) y la profundidad(h) del el lugar donde medimos la presión(P)P=p*g*si usas las Unidades del Sistema Internacional la Presión estará en Pascales(Pa=N/m^2),la densidad en Kilogramo sobre metro cubico(Kg/m^3), la gravedad en metro sobre segundo al cuadrado (m/s^2) y la profundidad en metro (m), si te fijas(Kg/m^3)*(m/s^2)*(m)=(Kg/(s^2*m))=(N/m^2) a la presión hidrostática es la fuerza por unidad de área que ejerce un líquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumergido, como esta presión se debe al peso del líquido, esta presión depende de la densidad(p), la gravedad(g) y la profundidad(h) del el lugar donde medimos la presión(P)P=p*g*si usas las Unidades del Sistema Internacional la Presión estará en Pascales(Pa=N/m^2),la densidad en Kilogramo sobre metro cubico(Kg/m^3), la gravedad en metro sobre segundo al cuadrado (m/s^2) y la profundidad en metro (m), si te fijas(Kg/m^3)*(m/s^2)*(m)=(Kg/(s^2*m))=(N/m^2).
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Los fluidos
Se denomina fluido a toda sustancia que tiene capacidad de fluir. En esta categoría se encuadran los líquidos y los gases, que se diferencian entre sí por el valor de su densidad, que es mayor en los primeros. La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa:
La densidad es un valor escalar y sus unidades son kg/m3 en el Sistema Internacional.
Propiedades de los fluidos
Los gases y los líquidos comparten algunas propiedades comunes. Sin embargo, entre estas dos clases de fluidos existen también notables diferencias:
Los gases tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene, mientras que los líquidos adoptan la forma de éste pero no ocupan la totalidad del volumen.
Los gases son compresibles, por lo que su volumen y densidad varían según la presión; los líquidos tienen volumen y densidad constantes para una cierta temperatura (son incompresibles).
Las moléculas de los gases no interaccionan físicamente entre sí, al contrario que las de los líquidos; el principal efecto de esta interacción es la viscosidad.
Presión hidrostática
Dado un fluido en equilibrio, donde todos sus puntos tienen idénticos valores de temperatura y otras propiedades, el valor de la presión que ejerce el peso del fluido sobre una superficie dada es:
siendo p la presión hidrostática, r la densidad del fluido, g la aceleración de la gravedad y h la altura de la superficie del fluido. Es decir, la presión hidrostática es independiente del líquido, y sólo es función de la altura que se considere.Por tanto, la diferencia de presión entre dos puntos A y B cualesquiera del fluido viene dada por la expresión:
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Manómetros Diferenciales:
Un manómetro diferencial es un dispositivo que mide la diferencia de presión entre dos lugares.
Manómetros diferenciales abiertos:
El manómetro de tubo abierto se utiliza para medir la presión manométrica del gas contenido en un recipiente.
Manómetros diferenciales cerrados:
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Manómetros Simples:
Barómetro:
Este es un instrumento para medir la presión atmosférica, es decir, la fuerza por unidad de superficie ejercida por el peso de la atmósfera.El peso del aire ejerce sobre la tierra una presión que es llamada "presión atmosférica". Este fenómeno fue descubierto por Evangelista Torricelli.Inventó un tubo llamado "Tubo de Torricelli" o Barómetro (del griego "baros": peso de y "métron": medida), que servía para medir esta presión atmosférica.
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Tuvo Piezométrico:
Tuvo piezométrico:
El tubo piezométrico es, como su nombre indica, un tubo en el que, estando conectado por uno de los lados a un recipiente en el cual se encuentr a un fluido, el nivel se eleva hasta una altura equivalente a la presión del fluido en el punto de conexión u orificio piezométrico, es decir hasta el nivel de carga del mismo. La presión P se puede expresar, de acuerdo con la ecuación de la hidrostática, como:
Ρ=Ρο+ρgz=ρghδ
Donde:
Po: presión actuante sobre la superficie libre del fluido en el tanque.
ρ : Densidad del fluido.
g :Aceleración de la gravedad.
z: profundidad del punto que se está midiendo en el fluido.
hδ: elevación del fluido en el tubo piezométrico, por encima del punto en el cual se está midiendo la presión.
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METODOLOGIA
1. Llenar con agua el tanque para ensayo de presiones en compuertas hasta una altura considerable, para realizar la práctica.
2. Tomar las dimensiones de la compuerta lateral a experimentar, así también la masa de la misma.
3. Determinar la altura del nivel del agua ya que esta será parte de los cálculos a realizar.
4. Realizar los cálculos respectivos para obtener la masa a colocar en la polea, la cual ejercerá una fuerza igual a la de la presión en ese punto llamado punto de equilibro.
5. Añadir una masa extra para que la compuerta se abra totalmente.6. Observar la apertura de la compuerta a momento de superar el punto de
equilibrio.7. Repetir el mismo proceso para la compuerta en el fondo del tanque.
ESQUEMA DEL EQUIPO Y MATERIAL UTILIZADO:
FLEXÓMETROA= ±0.001m
MASAS
6
EQUIPO COMPLETOTUBOS
PIEZÓMETROSTANQUE
7
EQUIPO COMPLETOTANQUE
PARED LATERAL FONDO DEL TANQUE
COMPUERTA UTILIZADA COMPUERTA UTILIZADA
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TABLAS DE DATOS:
Punto Altura PresiónN° cm de
aguaPa Psi Bar Atmosferas Lb/pie2 mm hg
1 6,50 637,65 0,0925 6,37 x 10 -
36,30 x 10 -3 0,0925 4,78
2 21,00 2060,10 0,2987 0,0206 0,0203 0,2987 15,453 21,30 2089,53 0,3030 0,0209 0,0206 0,3030 15,674 28,70 2815,47 0,4082 0,0281 0,0278 0,4082 21,125 36,70 3600,27 0,5220 0,0360 0,0355 0,5220 27,006 51,90 5091,39 0,7383 0,0509 0,0502 0,7383 38,197 66,60 6533,46 0,9474 0,0653 0,0644 0,9474 49,018 78,30 7681,23 1,1138 0,0768 0,0758 1,1138 57,61
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.9000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000Presion Vs. Altura
Altura (m)
Presion (Pa)
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CÁLCULOS TÍPICOS
P=δ.h.g
P= (1000 kg/ cm 3 )x(0,0650 m)x ( 9,81m/s2 )
P=637, 65 Pa
Conversión de Unidades
PSI
637,65 Pax0,000145 PSI
1 Pa =0,0925 PSI
mm Hg
637, 65 Pax1mmHg133,32Pa
=4, 78 mm Hg
Bar
0, 0925 PSIx1,013 ¿̄14,7 PSI
¿ = 6, 37 x 10 -3 Bar
Atmosferas
0, 0925 PSIx1atmosfera
14,7 PSI = 6,29 x 10 -3 Atm
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Fuerza hidrostática
Datos:
COMPUERTA N°1UBICACIÓN Pared verticalFORMA CirculoΦ 0,178 mMASA 0,20 kgHcg 0,349 m
- Área de la compuerta.
A=π Φ2
4
A=π (0,178m)2
4
A=0,0249 m2
- Fuerza hidrostática aplicada en la compuerta N°1
F = δ xHcgx A
F= (1000kgm3
) x (0,349 m) x (0, 0249 m2)
F=8, 69 kgf
FT = 8, 69kgf + 0,20kgf
FT = 8,89 kgf Fuerza Teórica Obtenida.
F Añadida=8,92 kgf
-Error
e = F Añadida−FT
FTX 100 %
e = 8,92kgf−8,89 kgf
8,89kgfX 100 %
e=0,34%
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Fuerza hidrostática
Datos:
COMPUERTA N°2UBICACIÓN Pared horizontalFORMA Triangulob 0,195 mh 0,198 mMASA 0,20 kgHcg 0,53 m
-Área de la compuerta.
A=b xh
2
A=0,195mx0,198m
2
A=0,019 m2
- Fuerza hidrostática aplicada en la compuerta N°2
F = δ x Hcg x A
F= (1000kgm3
)x (0, 53m)x (0,019 m2)
F=10, 07 kgf
FT = 10,07 kgf + 0,20 kgf
FT = 10,27 kgf Fuerza Teórica Obtenida
-Error
e = F Añadida−FT
FTX 100 %
e = 10,32kgf−10,27kgf
10,27 kgfX 100 %
e=0,49 %
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ANEXOS:
Ejercicio de Aplicación
Una columna de agua de 40 cm de alto soporta una columna de 31 cm de un líquido desconocido. ¿Cuál es la densidad del líquido desconocido?
La densidad del líquido debe ser superior a la del agua ya que una columna de menor altura equilibra la presión de una columna de agua de mayor altura:
La presión que ejerce la columna de agua será:
P= ɗ*g*h
P= 1000 kg
m3*9,81m
s2*0,4m
P=3924 N
La presión que ejerce el líquido es la misma que la del agua, por lo tanto, su densidad será:
δ= Pg∗h
δ= 3924N
9,81m
s2∗0,31m
δ=1290,32kg
m3
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δ=1,29gr
cm3
CONCLUSIONES:
Concluimos que la presión hidrostática es la fuerza ejercida por unidad de
área que ejerce un líquido en reposo sobre las paredes de un recipiente,
esta presión se debe al peso del líquido, y a su vez esta presión depende de
la densidad, gravedad y su respectiva profundidad, y no del recipiente, ni
de la superficie del fondo.
Se ha podido determinar en la compuerta circular de radio 0.089mm una
fuerza hidrostática equivalente a 8,69kgf es decir es la que permitió que
la compuerta se mantenga en equilibrio, mientras que para poder abrir la
compuerta se determinó una fuerza añadida de 8,92 kgf.
Determinamos que la fuerza es el empuje ejercido del agua sobre la
compuerta, mientras exista mayor altura mayor será el empuje ejercido
sobre la compuerta,
Las presiones realizadas en el fondo del tanque actúan de manera
perpendicular; es factible encontrar su centro de presión , mientras que si
se deja actuar una presión a los lados del recipiente se obtendrían dos
figuras un trapecio y un triángulo y están se determinarán con la altura del
nivel de referencia que se ha tomado.
RECOMENDACIONES:
Atender a las indicaciones impartidas por el profesor ya que estas serán de mucha ayuda en el desarrollo de la práctica.
Determinar correctamente todas las dimensiones existentes para que la práctica se la pueda realizar de la mejor manera y con valores más exactos.
Procurara tener cuidado con las masas ya que estas son muy pesadas y pueden herir a algún compañero.
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Finalmente se recomienda evitar las compuertas al momento de realizar la práctica ya que esta es expulsada y el caudal que surge el muy fuerte y puede mojar a algún compañero.
Bibliografía CARDONA, D. (s.f.). MECANICA DE FLUIDOS- PRESION HIDROSTATICA.
http:// www. ehowenespanol.com/manometro-diferencial-hechos_50836.com. (s.f.).
http://es.scribd.com/doc/16713917/PRESION-HIDROSTATICA. (s.f.).
http://www.hiru.com/fisica/presion-hidrostatica-el-principio-de-arquimedes. (s.f.).
Lifshitz, L. D. (s.f.). CURSO DE FISICA. Reverte en 10 volumnes.
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