Centro de Presiones Mecanica de Fluidos

FACULTAD DE INGENIER Í A

CARRERA CARRERA DE I NGENI NGENI ERÍ ERÍ A CIVIL CI VIL “

CURSO

CENTRO DE PRESIONES

”

: MECANICA DE FLUIDOS.

DOCENTE: ING. MANUEL ALEJANDRO FERNANDEZ VARGAS.

ESTUDIANTES: 

ANDER MALIMVA CHISPE.



DAVID TOLEDO CHILON.



JORGE ENRIQUE TORRES GUTIERREZ.



TRIBET HEINER VARGAS VALDERRAMA.

Cajamarca, Cajamarca, mayo ma yo del 2018 2018

I.

INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 1

II.

OBJETIVOS:................................................................................................................................ 1

2.1.

General ............................................................................................................................ 1

2.2.

Específicos ..................................................................................................................... 1

III.

MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 1

3.1.

Fuerza sobre Paredes rectangulares......................................................................... 1

3.2.

Centro de presiones. .................................................................................................... 2

IV.

DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES.............................................................................. 3

V.

Metodología y procedimiento .................................................................................................... 6

5.1.

Medir radio del cuadrante ( R ) ................................................................................... 6

5.2.

Medir base del cuadrante (B) ...................................................................................... 6

5.3.

Colocar la pesa en el inicio de la regla ..................................................................... 6

5.4.

Nivelar el tubular del cuadrante ................................................................................. 6

5.5. Cerrar las válvulas de vaciado del tanque ............................................................... 6 5.6. Llenar con agua el estanque, de modo que se genere una fuerza hidrostática…. ........................................................................................................................... 6 5.7.

Medir la temperatura del agua con el termómetro. ................................................. 7

5.8.

Medir el valor de h ......................................................................................................... 7

5.9.

Nivelar con la pesa el efecto de la fuerza hidrostática .......................................... 7

5.10. VI.

Medir el valor del brazo de la pesa ........................................................................ 7

Datos y procedimiento........................................................................................................... 7

6.1. Datos del ensayo ............................................................................................................... 7 6.2. PROCEDIMIENTO .............................................................................................................. 9 VII.

Discusión de resultados ....................................................................................................... 10

VIII.

Conclusiones........................................................................................................................ 10

IX.

Recomendaciones................................................................................................................ 10

X.

Referencias Bibliográficas ........................................................................................................ 11

XI.

Anexos ................................................................................................................................. 12

Laboratorio 2 - Centro de Presiones Mecánica de Fluidos

I.

INTRODUCCIÓN La mecánica de fluidos se encarga de estudiar los fluidos en movimiento y en reposo (estáticos), además de establecer sus propiedades y los valores de estas. Se han realizado experimentos para determinar el valor de la fuerza ocasionada por la presión del agua a un nivel específico en el laboratorio, En esta ocasión se ha realizado el cálculo de la fuerza debido presión en un nivel de agua en un instrumento diseñado y elaborado para el laboratorio de hidráulica, el cual se puede observar que tiene la forma de un aparte de un toroide, que está sujeto a un eje y este consta de balanzas a los costados para mantenerlo totalmente a nivel y así poder medir la fuerza que genera ese nivel de agua.

II.

OBJETIVOS: 2.1. General 

Determinar la fuerza resultante ejercida sobre el área plana horizontal debido a la presión de agua a un nivel dado.

2.2.

III.

Específicos 

Comprobar la existencia de la fuerza hidrostática



Verificar la teoría del centro de presión.



Hallar el error entre Dcpe y Dcpt

MARCO TEÓRICO 3.1.

Fuerza sobre Paredes rectangulares

La fuerza real se distribuye sobre toda la pared, pero para el propósito del análisis es deseable determinar la fuerza resultante y el lugar en que actúa el cual se denomina CENTRO DE PRESIONES. Es decir, si toda la fuerza se concentrara en un solo punto ¿dónde estaría éste y cuál sería la magnitud de la Fuerza?

AUTORES: Malim vs, Vargas y Toledo Vargas y Toledo Torres.

1


3.2. Centro de presiones. El centro de presión es aquel punto sobre un área en el que se puede suponer que actúa la fuerza resultante para tener el mismo efecto que la fuerza distribuida sobre el área entera, debida a la presión del fluido. (Mott R.1996) El centro de presiones es el punto por el cual se ejercen las líneas de acción de las fuerzas que ejercen presión sobre un cuerpo sumergido en un líquido. (https://es.scribd.com/doc/30037356/Centro-de-presiones, s.f.)


2


IV.

DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES EQUIPO DE CENTRO DE PRESIONES CONTRAPESO

EJE BASCULANTE

VIVEL TUBULAR

AJUSTABLE

CUADRANTE

VIVEL TUBULAR

REGLA PARA MEDIR ALTURA DEL LÍQUIDO

DEPOSITO PARA EL AGUA

a. Equipo 

Cámara de celular

Fuente: Elaboración Propio. AUTORES: Malim vs, Vargas y Toledo Vargas y Toledo Torres.

3




Hoja de formato de laboratorio

Fuente: Elaboración Propio. 

Regla adosada al equipo

Fuente: Elaboración Propio.  Vernier

Fuente: Elaboración Propio.


4




Guincha

Fuente: Elaboración Propio.  Termómetro

Fuente: Elaboración Propio. 

Balde



5


b. Materiales 

Agua


V.

Metodología y procedimiento 5.1.

Medir radio del cuadrante ( R ) Esto se hace con el vernier, midiendo la distancia prudente que puede caber para medir lo que necesitamos exactamente. Ver anexo figura 1

5.2.

Medir base del cuadrante (B) Seguidamente con este paso, pasamos a medir la base del cuadrante exactamente para que seguidamente con este dato anotado en el cuaderno pasar a los cálculos y pasos siguientes. Ver anexo figura 2

5.3.

Colocar la pesa en el inicio de la regla Para empezar con el ensayo INSITU con el equipo de centros de presiones, es necesario y vital importancia color la pesa en cero. Ver anexo figura 3

5.4.

Nivelar el tubular del cuadrante Con este paso, pasamos a nivelar exactamente el equipo de centro de presiones. ver anexo figura 4

5.5.

Cerrar las válvulas de vaciado del tanque Antes de verter el agua al depósito del recipiente, tenemos cuidado de cerrar las llaves para así de esa manera evitar que el líquido vertido pueda derramarse. Ver anexo figura 5

5.6.

Llenar con agua el estanque, de modo que se genere una fuerza hidrostática.


6


Teniendo el balde con contenido dentro lleno de agua, verter a una altura prudente asta por lo menos llenar un aproximado de la mitad del cuadrante. Ver anexo figura

5.7.

Medir la temperatura del agua con el termómetro. Luego medimos la temperatura del agua. Ver anexo figura 7

5.8.

Medir el valor de h Una vez el depósito con agua, pasamos a medir la altura de distancia entre la base del cuadrante y la altura a la que llego el agua. Ver anexo figura 8

5.9.

Nivelar con la pesa el efecto de la fuerza hidrostática Seguidamente pasamos a nivelar nuevamente la máquina de centro de presiones, para continuar con el paso siguiente. Ver anexo figura 9

5.10. Medir el valor del brazo de la pesa Se mide con la distancia de desplazamiento que sufrió esta al ser nuevamente nivelado después de haber vertido el líquido. Ver anexo figura 10

VI. Datos y procedimiento 6.1. Datos del ensayo DATOS DEL ENSAYO: Registro de la temperatura en °C. T= 15.5 °C Medición de la base (B) y radio ® del cuadrante Base(B) Radio (R) Medida N° Base(B) en mm en m en mm 76.100 0.076 251.60 1 2 76.000 0.076 251.80 3 76.100 0.076 251.70 76.067 0.0761 251.7 Promedio

Radio (R) en m 0.2516 0.2518 0.2517 0.2517


7


Medición de la profundidad (h) y del brazo de la pesa (L) ENSAYO 1 2 3 4

B R W

h(mm) 105.50 88.40 68.50 50.00

Datos 0.076 0.2517 9808 4.026

h(m) 0.1055 0.0884 0.0685 0.05

L(mm) 224.00 162.50 100.00 54.50

L(m) 0.2240 0.1625 0.1000 0.0545

M M N/m3 N

Fuente: Trabajo de Laboratori o

Fuente: A ula Vi rtual – UPNC

Superficie Plana o Área de Contacto Bh

h

Base Fuente: L aboratorio de Hidr áulica


8


6.2. PROCEDIMIENTO a. Calcular la presión promedio  =

 ∗ ℎ 2

b. Calcular el área  =  ∗ ℎ

c. Calcular la fuerza resultante  =  ∗ 

d. Calcular el centro de presión experimental y teórico  =

∗ 

 =  −

ℎ 3

e. Calcular el centro de presión experimental y teórico % =

 −  ∗ 100 … (6) 

Procesamiento de datos:

Procesamiento de datos: Cuadro resumen Para Ensayo N°

Pprom (N/m2)

Area (m^2)

Fr (N)

Dcpe

Dcpt

E%

1

517.372

0.00803

4.1519

0.2172

0.2165

0.31

2

433.514

0.00672

2.9151

0.2244

0.2222

0.98

3

335.924

0.00521

1.7504

0.2300

0.2289

0.50

4

245.200

0.00380

0.9326

0.2353

0.2350

0.11


9


VII.

Discusión de resultados De los cálculos se obtuvo: A mayor volumen de agua es mayor la fuerza hidrostática. Tal es el caso del ensayo N° 1 que tiene mayor volumen de agua Como error máximo en el ensayo N° 2 Error máximo de Dcpe-Dcpt= 0.98 Como error máximo en el ensayo N° 4 Error mínimo de Dcpe-Dcpt= 0.11

VIII.

Conclusiones -

Se realizaron los cálculos respectivos mediante la utilización de fórmulas y así obtener la fuerza resultante.

-

Se comprobó la existencia de la fuerza hidrostática producida por el agua al apreciar el desnivelamiento del cuadrante cuando se le adicionó agua al recipiente de centro de presiones y el área de contacto con el cuadrante quede sumergida.

-

Se verificó lo experimental con los cálculos teóricos, y se puede concluir que en realidad la fuerza resultante se encuentra a H/3. Con un margen de error, los cuales pueden ser la temperatura precisión de medida entre otros factores.

-

Aplicando las formas descritas, se pudo hallar el error entre Dcpe y Dcpt, con un error máximo de 0.98%.

IX.

Recomendaciones - Administrar mejor el tiempo de laboratorio, para poder realizar los cálculos directamente luego de haber concluido el experimento y así constatar el error que se tiene al momento del cálculo y realizar las posteriores afirmaciones sobre la teoría. -

Que el laboratorio de hidráulica tenga su propio equipo como es el termómetro, ya que el día del 17 de mayo que se hizo el laboratorio no había termómetro disponible por motivos que estaban utilizando en el laboratorio de concreto.


10


X.

Referencias Bibliográficas Cengel, Y. (2005). Mecanica de Fluidos. México: Ebooks Aacademicos. Mott, R. (1996). Mecanica de Fluidos Aplicada. México: Pearson. Mott, R. L. (1996). Mecanica de Fluidos Aplicada. Mexico D.F: Pearson. Shames, I. H. (1995). Mecánica de los fluidos. En I. H. Shames, Mecánica de los fluidos. Colombia: Mc Graw Hill. Streeter, V. L. (2007). Mecánica de fluidos. En V. L. Streeter. Mc Graw Hill.


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XI.

Anexos

1.

Medir radio del cuadrante ( R )

Fuente: Elaboración Propio. 2. Medir base del cuadrante (B)



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3. Colocar la pesa en el inicio de la regla

Fuente: Elaboración Propio. 4. Nivelar el tubular del cuadrante



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5. Cerrar las válvulas de vaciado del tanque

Fuente: Elaboración Propio. 6. Llenar con agua el estanque, de modo que se genere una fuerza hidrostática

Fuente: Elaboración Propio. AUTORES: Malim vs, Vargas y Toledo Vargas y Toledo Torres.

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7. Medir la temperatura del agua con el termómetro.

Fuente: Elaboración Propio. 8. Medir el valor de h .



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9. Nivelar con la pesa el efecto de la fuerza hidrostática

Fuente: Elaboración Propio. 10. Medir el valor del brazo de la pesa Fuente: Elaboración Propio.


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Centro de Presiones Mecanica de Fluidos

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