iinforme hidarulica

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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 0

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Hidraulica

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Page 1: iINFORME HIDARULICA

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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Page 2: iINFORME HIDARULICA

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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Page 3: iINFORME HIDARULICA

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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Page 4: iINFORME HIDARULICA

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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Page 5: iINFORME HIDARULICA

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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Page 6: iINFORME HIDARULICA

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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Page 7: iINFORME HIDARULICA

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

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Page 8: iINFORME HIDARULICA

EQUIPO COMPLETOTUBOS

PIEZÓMETROSTANQUE

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Page 9: iINFORME HIDARULICA

EQUIPO COMPLETOTANQUE

PARED LATERAL FONDO DEL TANQUE

COMPUERTA UTILIZADA COMPUERTA UTILIZADA

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Page 10: iINFORME HIDARULICA

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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Page 11: iINFORME HIDARULICA

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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Page 12: iINFORME HIDARULICA

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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Page 13: iINFORME HIDARULICA

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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Page 14: iINFORME HIDARULICA

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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Page 15: iINFORME HIDARULICA

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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Page 16: iINFORME HIDARULICA

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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