Fuente Heron 1

TEMA (FUENTE DE HERON)

I.  

OBJETIVOS. Identificar los fundamentos de operación de la fuente de heron. Determinar las presiones en el sistema.

II.

FUNDAMENTO TEORICO. Herón fue un ingeniero y matemático griego, que estudio los fenómenos de la naturaleza y pretendió representarlos en experimentos, e enfoco principalmente en el estudio de la presión del aire y del vapor, definió las bases del primer motor de vapor y construyo artefactos que impulsaban chorros de agua como demostraciones de los principios de hidráulica y neumática. Este experimento demuestra los efectos de la presión estática y los efectos de presión y gravedad sobre los fluidos en un sistema adiabático. Q = 0

III.

MATERIALES: Cinta métrica. Fuente de Herón.

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IV.

PROCEDIMIENTOS:.

1. Se abre el orificio del tanque B para luego ser llenado con agua hasta el volumen deseado (el tanque B se encuentra aforado con agua para determina los tiempos). 2. Se pone el sistema a presión atmosférica mediante un orificio que luego será previamente sellado. 3. Se debe verificar que el tanque C y A estén bacías. 4. Se debe suministrar el agua en el recipiente A, Para que el fluido descienda de A hasta C (verificando que la válvula esté cerrada). 5. después que la presión en C se igualen (Paire = Pagua) se abre la valvula para que la presión del aire de C pase hacia el tanque B, con lo que el fluido presente en B comienza a salir a la atmósfera. 6. En el momento que salga el chorro de agua la atmósfera, se comienza la toma de tiempos y las distancias de desgaste del volumen en el recipiente B.

V.

TOMA DE DATOS: I._ Tiempos (min) 0 1 2 3 4 5

Tanque B (m) 5.4 4.3 3.6 2.9 2.2 1.7 0.0

Incrementos de X 3 0 1.1 1.8 2.5 3.2 3.7 5.4

Ii._  Alturas (cm) X1 = 3.5 X2 = 5.2 h = 33.2 H = 19.0 ho = 21.0 Y = 20.0 X3 = 3.1 Yo = 11.5

VI.

Datos adicionales 3 δ : densidad del agua 1000Kg/m g = 9.8 m/s 2

CUESTIONARIO: a. Realice un gráfico de la fuente de Herón y explique la teoría de su funcionamiento.

El principal funcionamiento de la fuente de Herón es la masa del fluido (agua) que se encuentra en el reservorio A asociada a la altura en la que se encuentra con respecto a los demás reservorios, hace que exista una diferencia de presiones entre los diferentes reservorios (B y C )

4

A

Aire atmosférica I

X1

agua

ho

H B

Aire

3

X2

agua

h

Y

C

Y0 Aire

2

agua

X3

b. CALCULO DE PRESIONES EN A, B, C.(1,2,3 Y 4) i. CONDICIONES INICIALES. 

Para el recipiente A (volumen control 1) P1 = 0



Para el v.c. 2 P2 = P3 = Patm

Z2 = 0

P4 = 0

Z3 = 0 H = 18 cm

ii.

DESPUES DEL LLENADO DEL FLUIDO Y ABIERTO LA VALVULA. P2 = P3 = δAGUAgh = δAGUAg(h + X 1- X3) /X3 = 0 P2 = P3 = 1000x9.8x0.367 P2 = P3 = 3.5966 KPa = 26.9745 mmHg 





Si calculamos en presiones absolutas será: (Patm = 513mmHg) Pabs = Patm + P 2 Pabs = (513 + 26.9745) mmHg = 539.975 mmHg LA MAXIMA ALTURA QUE ALCANZA EL CHORRO. Según mis conclusiones la altura máxima que alcanza el chorro de agua es proporcional a la distancia Y 0 y a medida que aumenta X 3 el chorro de agua disminuye. CALCULO DE LA VARIACION DE LAS PRESIONES RESPECTO AL TIEMPO. P2 = P3 = δAGUAg(h + X 1- X3) Tiempo (min)

P2 = P3  (KPa) 3.4888

1.0 3.4202 2.0 3.3516 3.0 3.283 4.0 3.234 5.0   BIBLIOGRAFIAS.

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1. GANOT, A. Tratado de física general. Imprenta A. Lahure. Paris.

1880 2. GUPTA, S. Momemtum transfer operations. Tata-Mc Graw Hill. Nueva Delhi 3. STREETER, V.; WYLIE, E. B. y BEDFORD, K. Mecánica de Fluidos, Novena Edición, McGraw-Hill