infor nº1 hidraulica civil

7/25/2019 Infor N1 Hidraulica civil

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LOCALIZACIN DE CENTRO DE PRESIONES

RESUMENSe determin experimentalmente el centro de presin de una superficie plana bajo laaccin de un lquido en condiciones estticas, al igual que se ubicacin, ya que es

necesario saber, en el diseo de obras hidrulicas, no slo cul es la magnitud de unafuerza resultante, sino cul es su punto de aplicacin.

as fuerzas que se producen bajo la accin de un lquido sobre un rea finita puedenremplazarse con!enientemente por una fuerza resultante. "osotros como ingenierosdebemos calcular las fuerzas ejercidas por los fluidos con el fin de poder disearsatisfactoriamente las estructuras que los contienen. #or ello es importante calcular lamagnitud de la fuerza resultante y su lnea de accin $centro de presin%.

&ebemos tener claro el concepto de centro de presin, ya que su determinacin es bsicapara la e!aluacin de los efectos que ejerce la presin de un fluido sobre una superficieplana determinada, por ejemplo' si se quiere determinar el momento que est actuandosobre una compuerta o para estudiar la estabilidad de una presa de gra!edad, la pared deun tanque de almacenamiento de lquidos o el caso de un barco en reposo.

INDICE1. OBJETIVOS DE LA PRCTICA......................................................................2

1.1. General...................................................................................................2

1.2. Especfcos..............................................................................................2

2. APLICACIOES PRCTICAS.........................................................................2

!. "ARCO TE#RICO.......................................................................................$

$. ES%&E"A DE LA PRCTICA........................................................................'

(. )OJA DE LEVATA"IETOS DE DATOS.......................................................*

'. PROCEDI"IETO DE LA PRCTICA.............................................................+

*. CLC&LOS................................................................................................. +

*.1. An,l-s-s e los res/l0aos.......................................................................

+. COCL&CIOES....................................................................................... 1

. RECO"EDACIOES................................................................................ 1

RE3ERECIAS.................................................................................................1

BIBLIOGRA34AS...............................................................................................1


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1. OBJETIVOS DE LA PRCTICA

1.1. General &eterminar experimentalmente la lnea de accin de la fuerza resultante $centro

de presiones%, que act(a sobre una superficie plana bajo la accin de un lquido encondiciones estticas, para compararlas entre si y cumplir con las ecuaciones dela hidrosttica.

1.2. Ese!"#!$s &eterminar la posicin del )entro de #resiones sobre una superficie plana

parcialmente sumergida en un lquido en reposo. &eterminar la fuerza que se ejerce sobre las superficies que estn en contacto con

un fluido. )onocer toda la parte terica y prctica del experimento de centro presiones y

gra!edad para poder realizarlo de buena manera en el laboratorio.

)omparar y discutir el resultado medido con el obtenido a partir de las ecuacionesde hidrosttica.

2. APLICACIONES PRCTICASCOMPUERTAS


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TAN%UES

GAVIONES

&.

MARCO TERICO*&entro de los lquidos en reposo es posible solamente una forma de tensin, la decompresin, es decir, la presin hidrosttica.Se deben tener en cuenta dos propiedades de la presin hidrosttica de los lquidos'


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a presin hidrosttica en la superficie exterior del lquido est siempre dirigida

seg(n la normal hacia el interior del !olumen del lquido, por ello es imposibleuna tensin diferente a la normal, solamente se pueden producir tensiones decompresin.

a presin hidrosttica en cualquier punto interior del lquido es igual en todas

las direcciones, es decir, la presin no depende de un ngulo de inclinacin dela superficie sobre la que act(a.

p=po+h

+sta expresin es la ecuacin fundamental de la hidrosttica, a partir de la cual sepuede calcular la presin en cualquier punto del lquido en reposo.a presin del lquido crece al aumentar la profundidad, en forma lineal, y para unaprofundidad dada es una magnitud constante.+l conocimiento de la ecuacin fundamental de la hidrosttica es imprescindible paracalcular la fuerza de presin del lquido sobre una pared plana.+l procesamiento de los datos se debe realizar de la siguiente forma'

yc=hna

2

+l momento de la fuerza resultante -r, que act(a sobre el rea , respecto al eje degiro, ser equilibrado por el momento del peso /, de tal manera que'

Fr bcp=W b w $*.0%

&nde'bcp ' +s el brazo de la fuerza -r respecto al pi!ote.

bw ' +s el brazo de / respecto al pi!ote, constante del equipo.

a fuerza resultante -r se determina por'

Fr= ycA

&nde'yc ' ltura del lquido sobre el centroide1 se mide con una mira mecnica.

&espejando el brazo de la fuerza -r, en la expresin de momentos $*.0% resulta'

bcp=W bw

ycA

a posicin del centro de presiones con respecto al centro de gra!edad !endr dada

por la siguiente diferencia' $ bcpbc %


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+l bc es la distancia del centroide al pi!ote, constante del equipo.

a distancia bcp determinada experimentalmente debe ser siempre mayor que bc

ya que el centro de presiones est siempre por debajo del centroide de la superficie.+l resultado anterior debe coincidir con el obtenido a partir de la ecuacin'

ycpyc=I

A yc

I= es el momento de segundo orden del rea rectangular

I=d a

3

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Figura 1.: Superficie parcialmente sumergida

&onde'

' &istancia horizontal entre el eje y el colgante para peso 2' &istancia !ertical entre el eje y la base del cuadrante &' a altura de la cara del cuadrante 3' ncho de la cara del cuadrante d' #rofundidad de agua de la cara del cuadrante 4cp' &istancia !ertical entre la superficie del agua y el centro de presin hcg' ltura desde la superficie del agua al centro de gra!edad del plano

as fuerzas mostradas como -, el empuje hidrosttico y mg, del peso.


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'. ES%UEMA DE LA PRCTICA

(. )OJA DE LEVANTAMIENTOS DEDATOS


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*. PROCEDIMIENTO DE LA PRCTICA

15 #rimeramente se equilibr el equipo sin agua.% uego se procedi a medir con una regla las dimensiones del equipo, como la

altura del pi!ote, el brazo de / respecto al pi!ote, la altura del fondo al rea planay la temperatura del agua.

5% Se llen el recipiente de agua hasta un cierto ni!el del rea plana.

6% uego se coloc el peso necesario en la balanza para poder equilibrar el equipo.7% )on una regla se midi la altura desde la superficie libre hasta el fondo delrecipiente.

8% 9ambi:n se registr en la base de datos el peso que se utiliz para equilibrar elequipo.

;% uego se aadi un poco de agua al recipiente hasta un cierto ni!el, en la cual serepiti los pasos 6% ,7% y 8%.

0% Se realiz el paso ;% nue!amente.


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Al,0ra -el /$,e al !en,r$/-e 6c7 1'' 88Bra$ -e 3 rese!,$ al /$,e 697 !1( 88

Al,0ra -el 4$n-$ al rea lana n7 22 88

Al,0ra -e la s0er#!/e lana a7 11 88

An!5$ -e la s0er#!/e lana 7 *( 88Te6era,0ra -el a70a 07 21 :C

Pes$ ese!"#!$ -el a70a ;7 =,======

= e?er/6en,al 88

@'1 2 1(

=:! 8 :!> e!0a!/$n 1.1@ 88

! + 1!

RESULTADOS DE SUMEREGIDOS

Al,0ra -el !en,r$/-e :! 88

(1?( '1?( *1?(

;0era res0l,an,e ;r


9/9

= e?er/6en,al 88

11 ' $

=:! 8 :!> e!0a!/n 1.1@ 88

1' 1! 11

+.1. Anl/s/s -e l$s res0l,a-$s +n cuanto a los resultados de -uerza resultante $ -r % se puede obser!ar que a

medida que aumenta la altura del lquido la fuerza aumenta >tro resultado que depende da la altura del lquido es la altura del centroide

$ 4c % Se pudo comprobar que bcp es mayor que bc

. CONCLUCIONESSe determin la lnea de accin de la fuerza resultante de una superficie plana bajo laaccin de un lquido en condiciones estticas. &icho esto tambi:n se lleg a la conclusinde que experimentalmente el brazo de la fuerza resultante respecto al pi!ote $bcp% deberser siempre mayor que la distancia del centroide al pi!ote $bc%.+ntonces a medida que laaltura del agua dentro del recipiente aumenta la presin crece.

. RECOMENDACIONESas mejores recomendaciones para cursos posteriores a este sera el de tener muy encuenta al empezar a medir las distancias o longitudes que se determinan con el flexometro o una regla, al tomar la lectura de las pesas y al realizar la prctica tenerresponsabilidad.

RE;ERENCIAS

2+?"@"&+A &B?@","o:. Guas de laboratorio de hidrulica I

BIBLIOGRA;AS *Cua de laboratorio de 2idrulica.

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