FUERZAS HIDROSTATICAS

Esta es una vista previa del archivo. Inicie sesión para ver el archivo original

FUERZAS HIDROSTÁTICAS
I. OBJETIVO
Determine experimentalmente el momento debido al empuje de un fluido sobre una superficie curva, plana, parcial y totalmente sumergida.
II. CONSIDERACIONES TEÓRICAS	
Deduzca las fórmulas de las fuerzas hidrostáticas sobre superficies sumergidas: curvas, planas y esféricas y los puntos de aplicación de dichas fuerzas (centro de presión) e investigue cuáles son sus principales aplicaciones a nivel industrial. 
III. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
Elabore un diagrama unifilar de la instalación con su respectiva guía de partes. 
IV. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO UTILIZADO
Indique el nombre, cantidad y características de los elementos del quipo utilizado.
V. MÉTODO DE OPERACIÓN
Método A
Primera parte “Inmersión completa”
1. Ubique el tanque sobre la superficie de trabajo y coloque el brazo de la balanza.
1. Utilice el nivel de burbuja y nivele el tanque empleado los tornillos de ajuste.
1. Coloque el porta pesas en la balanza y ajuste con el contra peso que se tiene en la pared posterior de la balanza hasta que coincida con la marca de la posición de equilibrio.
1. Coloque pesas hasta completar 400 gr en el porta pesas (sin considerar el peso del porta pesas). Vierta agua en el tanque hasta que la balanza quede nuevamente en equilibrio y anote en el cuadro de datos la lectura H del nivel de agua en la escala del flotador.
1. Para cada uno de los pesos indicados de la lectura #2 a la #10 del cuadro de datos, nivele la balanza por medio de la válvula de desagüe, hasta que quede en equilibrio y anote el nivel del agua de la escala del flotador en el cuadro de datos.
Segunda parte “inmersión parcial”
1. Repita el procedimiento indicado en el inciso “d” de la primera parte, solo que ahora nivele la balanza para un peso de 100 gr para lo cual es necesario vaciar el tanque.
1. Para los pesos restantes del cuadro de datos, efectué lo indicado en el punto “e” de la primera parte.
1. Al terminar las lecturas vacié el tanque.
Método B
Primera parte “inmersión parcial” 
1. Levante el cuerpo rodante y retire la cubierta protectora.
1. Limpie perfectamente la superficie de trabajo del aparato (centro de presión) y los bordes del cuerpo rodante.
1. Utilizando el nivel de burbuja, nivele el dispositivo por medio de los tornillos de ajuste.
1. Coloque el cuerpo rodante sobre el dispositivo de trabajo, cuidando que gire libremente y que las paredes del mismo sean paralelas al tablero.
1. Compruebe que la escala posterior, cuya línea vertical debe coincidir con la línea vertical o eje de rotación del cuerpo rodante.
1. Enganche el porta pesas con el cuerpo rodante.
1. Efectué el ajuste fino del cuerpo rodante agregando agua en el tanque respectivo, para realizarlo es necesario que coincidan las líneas de 0 del cuerpo rodante y la línea 0-0 del tablero, verifique nuevamente las líneas verticales, ajuste si es necesario.
1. Para cada uno de los procesos (sin considerar el peso del porta pesas) indicados en el cuadro de datos, agregue agua en el tanque de nivelación hasta que coincidan las líneas de 0 del cuerpo rodante con 0-0 del tablero y anote la lectura del tablero.
Segunda parte “inmersión completa”
1. Para la primera lectura del cuadro de datos, sin eliminar ninguna cantidad de agua del tanque de nivelación, coloque ahora un peso de 300 gr en el porta pesas (sin considerar el peso del porta pesas) indicados en el cuadro de datos, agregue agua en el tanque de nivelación, hasta que coincidan las líneas de 0 del cuerpo rodante con 0-0 del tablero y anote la lectura del tablero.
1. Para las lecturas del cuadro de datos coloque el peso indicado en la porta pesas y proceda como se indica en el punto anterior.
1. Al terminar las lecturas vacié el tanque.
VI. CUADRO DE DATOS
Método A
Primera parte “Inmersión completa”
	Lectura
	W
(g)
	H
(mm)
	1
	400
	
	2
	380
	
	3
	360
	
	4
	340
	
	5
	320
	
	6
	300
	
	7
	280
	
	8
	260
	
	9
	240
	
	10
	220
	
Segunda Parte “Inmersión parcial”
	Lectura
	W
(g)
	H
(mm)
	1
	200
	
	2
	180
	
	3
	160
	
	4
	140
	
	5
	120
	
	6
	100
	
	7
	80
	
	8
	60
	
	9
	40
	
	10
	20
	
Método B
Primera parte “Inmersión parcial”
	Lectura
	W
(g)
	Y 
(mm)
	1
	20
	
	2
	40
	
	3
	60
	
	4
	80
	
	5
	100
	
	6
	120
	
	7
	140
	
	8
	160
	
	9
	180
	
	10
	200
	
Segunda parte “Inmersión completa”
	Lectura
	W
(g)
	Y
(mm)
	1
	300
	
	2
	320
	
	3
	340
	
	4
	360
	
	5
	380
	
	6
	400
	
	7
	420
	
	8
	440
	
	9
	460
	
	10
	480
	
VII. EJEMPLO DE CÁLCULO
Método A
Primera parte inmersión completa
· Distancia al centro de gravedad YG desde la superficie libre
Dónde:
H = altura del líquido sobre la placa en m
d = altura de la placa = 0.1m
· Distancia al centro de presión
· Fuerza de presión
 	Fp = * g * b * d *
Dónde:
b = ancho de la placa 75mm
g = aceleración de la gravedad
=1000 
· Momento M1 y M2
M1 = W * L
Dónde:
L = distancia del eje de giro al punto en el que se coloca el porta pesas = 203mm
W = peso colocado en el porta pesas
M2 = Fp * R
Dónde:
R = (a+d) - [ + (Yc –YG)]
a = distancia del plano de la balanza = 103mm
Segunda parte “Inmersión parcial”
· Distancia al centro de gravedad
 	
· Distancia al centro de presión
· Fuerza de presión
· Momento M1 y M2
M1 = W * L
L = distancia del eje de giro al punto en el que se coloca el porta pesas = 203mm
W = peso colocado en el porta pesas
M2 = Fp * R
R = (a+b)-[Yc]
a = 103mm d=100m
Método B
Primera parte “Inmersión parcial”
· Distancia desde la superficie libre al centro de gravedad YG:
Dónde:
h = H - Y
h = nivel real del liquido
H = altura total del tablero
Y = altura del liquido
· Distancia al centro de presión
· Fuerza de presión
Dónde: 
b es el ancho de la placa = 0.75m
· Momento M1 y M2:
M1 = W * L
L=distancia del eje de giro al punto en el que se coloca el porta pesas = 203mm
W= peso colocado en el porta pesas
M2 = Fp * R
R = R2 - (h+Yc)
R2 = 200mm
R1 = 100mm
Segunda parte “inmersión completa”
· Distancia al centro de gravedad
Dónde:
h= H-Y
H=altura total del tablero
Y=altura del liquido
d=altura de las paredes 240mm.
· Distancia al centro de presión
d = altura de la pared = 100mm
· Fuerza de presión
 	Fp= γ*b*d*
· Momento
M1 = W * L
L = distancia del eje de giro al punto en el que se coloca el porta pesas = 203mm
W = peso colocado en el porta pesas
M2 = Fp * R
R = R2 - (h+Yc)
VIII. CUADRO DE RESULTADOS 
Método A
Primera parte “inmersión completa “
	Lectura
	Y
(m)
	YG
(m)
	YC
(m)
	FP
(m)
	M1
(Nm)
	M2
(Nm)
	1
	
	
	
	
	
	
	2
	
	
	
	
	
	
	3
	
	
	
	
	
	
	4
	
	
	
	
	
	
	5
	
	
	
	
	
	
	6
	
	
	
	
	
	
	7
	
	
	
	
	
	
	8
	
	
	
	
	
	
	9
	
	
	
	
	
	
	10
	
	
	
	
	
	
Segunda parte “inmersión parcial”
	Lectura
	Y
(m)
	YG
(m)
	YC
(m)
	FP
(m)
	M1
(Nm)
	M2
(Nm)
	1
	
	
	
	
	
	
	2
	
	
	
	
	
	
	3
	
	
	
	
	
	
	4
	
	
	
	
	
	
	5
	
	
	
	
	
	
	6
	
	
	
	
	
	
	7
	
	
	
	
	
	
	8
	
	
	
	
	
	
	9
	
	
	
	
	
	
	10
	
	
	
	
	
	
Método B
Primera parte “inmersión parcial”
	Lectura
	Y
(m)
	YG
(m)
	YC
(m)
	FP
(m)
	M1
(Nm)
	M2
(Nm)
	1
	
	
	
	
	
	
	2
	
	
	
	
	
	
	3
	
	
	
	
	
	
	4
	
	
	
	
	
	
	5
	
	
	
	
	
	
	6
	
	
	
	
	
	
	7
	
	
	
	
	
	
	8
	
	
	
	
	
	
	9
	
	
	
	
	
	
	10
	
	
	
	
	
	
 
Segunda parte “inmersión completa”
	Lectura
	Y
(m)
	YG
(m)
	YC
(m)
	FP
(m)
	M1
(Nm)
	M2
(Nm)
	1
	
	
	
	
	
	
	2
	
	
	
	
	
	
	3
	
	
	
	
	
	
	4
	
	
	
	
	
	
	5
	
	
	
	
	
	
	6
	
	
	
	
	
	
	7
	
	
	
	
	
	
	8
	
	
	
	
	
	
	9
	
	
	
	
	
	
	10
	
	
	
	
	
	
IX. GRAFICAS
Primera parte “inmersión parcial”
	YG YC FP M1 M2
	h
Segunda parte “inmersión completa”
	YG YC FP M1 M2
	h
X. CONCLUSIONES 
Analice resultados y de sus conclusiones.
XI. BIBLIOGRAFÍA Y SIMBOLOGÍA.
16
FUERZAS HIDROSTÁTICAS
Mecánica de Fluidos I
r
r
r