Fenómenos en hidrostatica

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LABORATORIO DE HIDRÁULICA BÁSICA 
03.- FENÓMENOS EN HIDROSTÁTICA 
CLAVE: 
INS-HID-03 
FECHA ENTRADA EN VIGOR 
2014-06-02 
No. REV 
04 
ÁREA EMISORA 
Departamento de Hidráulica 
NIVEL: 3 Página 1 de 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LABORATORIO DE 
HIDRÁULICA BÁSICA 
 
INSTRUCTIVO PARA LA 
PRÁCTICA No. 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LABORATORIO DE HIDRÁULICA BÁSICA 
03.- FENÓMENOS EN HIDROSTÁTICA 
CLAVE: 
INS-HID-03 
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1. TÍTULO. 
FENÓMENOS EN HIDROSTÁTICA. 
 
2. OBJETIVOS. 
2.1. Conocer y manejar los dispositivos para medición de presiones. 
2.2. Verificar la ecuación general de la hidrostática. 
2.3. Observar el efecto de la localización del empuje hidrostático sobre una superficie plana vertical 
sumergida y verificar su ecuación teórica. 
2.4. Observar el efecto de la presión sobre cuerpos sumergidos (empuje ascendente). 
2.5. Ilustrar el principio de Arquímedes a través de un hidrómetro, cubos de distintos materiales y 
condiciones de estabilidad de los cuerpos flotantes sumergidos. 
 
3. INTRODUCCIÓN. 
Los fluidos ejercen fuerzas normales y de cortante sobre superficies que se encuentren en contacto con 
ellos. Los fluidos en reposo solo ejercen fuerzas normales, a estas fuerzas se les denomina fuerzas de 
presión, por el hecho de que, por lo general, actúan distribuidas sobre una superficie. Las fuerzas 
normales producidas por fluidos en reposo son a menudo muy importantes. Por ejemplo, tienden a 
reventar presas de concreto, recipientes a presión y romper las compuertas de las esclusas en los 
canales. Evidentemente, para diseñar semejantes instalaciones, necesitamos calcular la magnitud y la 
posición de las fuerzas normales de presión. Entenderlas nos permitirá desarrollar instrumentos para 
medir la presión y sistemas para transferir la presión, así como los criterios correctos para el diseño de 
estructuras sometidas a dichas presiones. 
 
4. EQUIPOS E INSTRUMENTOS. 
4.1. EQUIPO. 
 Manómetro diferencial. 
 Manómetro Bourdon (de carátula). 
 Manómetro en U. 
 Piezómetro. 
 Columnas de acrílico. 
 Aditamento para la localización de la fuerza de empuje. 
 Dinamómetro. 
 Vernier. 
 Hidrómetro. 
 Balanza de precisión. 
 Probeta. 
 
4.2. MATERIAL. 
 Cubos de yeso, madera, concreto, cemento blanco y de concreto celular. 
 Membrana de hule. 
 Pelota. 
 Foco. 
 
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5. NORMATIVIDAD. 
No aplica. 
 
6. ACTIVIDADES Y/O PROCEDIMIENTOS. 
6.1. PROCEDIMIENTO. 
6.1.1. OBJETIVO No. 1 
6.1.1.1. Medir la presión en una de las tomas piezométricas del aparato de tuberías usando un 
manómetro Bourdon, un piezómetro y compáralos. 
6.1.1.2. Medir la diferencia de presiones entre dos puntos de una tubería con un manómetro 
diferencial de mercurio. 
 
6.1.2. OBJETIVO No. 2 
6.1.2.1. Pesar en la balanza de precisión un volumen conocido de aceite y determinar su peso 
volumétrico. 
6.1.2.2. Construir un manómetro en “U” de aceite, con una manguera de plástico transparente. 
6.1.2.3. Utilizando las columnas de acrílico, medir la presión a varias profundidades utilizando el 
manómetro construido. Como se muestra en la figura No. 1. 
 
6.1.3. OBJETIVO No. 3 
6.1.3.1. Se utilizará el aditamento mostrado en la Figura 2 (marco de apoyo con una placa y uno de 
lados biselados a cierta altura “Z” igual a 6.3 cm para el canal chico y 10 cm para el canal 
grande), que se fija en el fondo del canal, se coloca la placa verticalmente, apoyada en el 
marco, regulándose el gasto del canal para que el tirante aumente lentamente, se mide la 
profundidad H del agua cuando la placa empieza el movimiento de rotación. Se compara y 
encuentra la relación con respecto a la altura Z. Debe verificarse que: 
 
HZ 
3
1
 
6.1.4. OBJETIVO No. 4 
6.1.4.1. En un recipiente con agua, sumergir una probeta con una tapa en un extremo sujetada con 
un cordón y observar su comportamiento cuando los niveles del agua dentro y fuera de la 
probeta son iguales (Figura 3). La probeta debe estar abierta en ambos extremos. 
 
6.1.5. OBJETIVO No. 5 
6.1.5.1. Verificar el funcionamiento del hidrómetro. 
6.1.5.1.1. Medir con el vernier los diámetros del hidrómetro y con una cinta métrica las alturas 
(Figura 4). 
6.1.5.1.2. Pesar el hidrómetro en el aire. 
6.1.5.1.3. Colocar el hidrómetro en una probeta con agua y medir su densidad. 
6.1.5.1.4. En función del principio de Arquímedes calcular la altura que queda sumergido el 
hidrómetro en el agua. 
 
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6.1.5.2. Ilustración del principio de Arquímedes. 
6.1.5.2.1. Medir los diferentes tipos de cubos. 
6.1.5.2.2. Pesar al aire los cubos. 
6.1.5.2.3. Colocar un recipiente con agua. 
6.1.5.2.4. Pesar en el agua los cubos. 
 
 
6.1.5.3. Observar la estabilidad o inestabilidad de cuerpos con diferentes formas. 
6.1.5.3.1. Se colocan los diferentes cuerpos en distintas posiciones (estables o inestables), dentro 
de un recipiente que contenga agua, observar el comportamiento de los cuerpos y 
explicar cada fenómeno observado. 
 
6.2. FÓRMULAS. 
hP  
 
VE B  
 
HZ 3
1
 
 
6.2.1. NOMENCLATURA. 
 P = Presión hidrostática, en kg/m2. 
  = Peso específico del líquido, en kg/m3. 
 h = Profundidad hidráulica en las columnas de acrílico, en m. 
 EB = Empuje ascendente, en gr. 
 V = Volumen desalojado, en cm3. 
 Z = Distancia vertical del fondo del canal al centro de presiones, en cm. 
 H = Profundidad hidráulica en el canal, en cm. 
 
6.3. REGISTROS DE LABORATORIO. 
ENSAYE No. h agua h aceite
 
 
 
CUBO DE LARGO ANCHO ALTURA PESO EN 
EL AIRE 
PESO
SUMERGIDO 
 
 
6.4. REPORTAR. 
6.4.1. Datos, observaciones, cálculos y conclusiones para cada objetivo. 
 
 
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6.4.2. REGISTRO DE GABINETE. 
ENSAYE No. h agua h aceite  aceite 
 
 
CUBO DE LARGO ANCHO ALTURA PESO EN 
EL AIRE 
PESO
SUMERGIDO 
EB VOLUMEN 
DESALOJADO 
 
 
7. CONDICIONES DE SEGURIDAD. 
 
El alumno deberá asistir a prácticas con la vestimenta apropiada la cual consiste en pantalón de 
mezclilla, camisa o playera y zapato cerrado, no se le permitirá realizar la practica si asiste con 
prendas como: short o bermudas, en el caso de mujeres blusa de tirantes y zapato abierto 
(sandalias). 
 
8. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS. 
8.1. HIDRÁULICA GENERAL. 
Volumen 1 Fundamentos. 
Gilberto Sotelo Ávila. 
Editorial LIMUSA. 
 
8.2. MECÁNICA DE FLUIDOS CON APLICACIONES EN INGENIERÍA. 
Joseph B. Franzini. 
E. John Finnemore. 
Editorial McGraw-Hill. 
 
8.3. MANUAL DE INGENIERÍA. 
J. M. de Azevedo. 
Guillermo Acosta A. 
Editorial HARLA. 
 
8.4. MANUAL DE HIDRÁULICA. 
Horace Williams King. 
Editorial LIMUSA. 
 
8.5. MECÁNICA DE LOS FLUIDOS E HIDRÁULICA. 
Serie Schaum. 
Ranald V. Giles. 
Jack B. Evett. 
Editorial McGraw-Hill. 
 
8.6. HIDRÁULICA.George E Russel. 
Editorial CECSA. 
 
 
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8.7. HIDRÁULICA DE LOS CANALES ABIERTOS. 
Ven Te Chow. 
Editorial McGraw-Hill. 
 
8.8. HIDRÁULICA DE CANALES ABIERTOS. 
Richard H. French. 
Editorial McGraw-Hill. 
 
8.9. DINÁMICA DE FLUIDOS. 
Serie Schaum. 
William F. Hughes. 
Editorial McGraw-Hill. 
 
8.10. MANUAL DE DISEÑO DE OBRAS CIVILES. 
Hidrotecnia. 
A.2.9. Escurrimiento a Superficie Libre. 
Comisión Federal de Electricidad. 
Centro Editorial C.F.E. 
 
8.11. MANUAL DEL INGENIERO CIVIL. 
Tomo IV Sección 21. 
Frederick S. Merritt. 
Editorial McGraw-Hill.