Informe de Presión en Placas Parcialmente Sumergidas.

7/23/2019 Informe de Presin en Placas Parcialmente Sumergidas.

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INDICE

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1. INTRODUCCION 22. OBJETIVOS 33. PRACTICA EN LABORATORIO 3

3.1. Procedimieno !

3.2. T"#$" de medicione%& c$c'$o% ( re%'$"do%12

!. CONCLUSIONES 1!). ANE*OS

).1. Ane+o A 1,


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1. INTRODUCCI-N

Las fuerzas distribuidas de la accin del uido sobre un rea nita

pueden remplazarse convenientemente por una fuerza resultante. El

ingeniero debe calcular las fuerzas ejercidas por los uidos con el n de

poder disear satisfactoriamente las estructuras !ue los contienen.

Es de suma importancia" calcular la magnitud de la fuerza resultante

# su l$nea de accin %centro de presin&. El centro de presin" es un

concepto !ue se debe tener claro" #a !ue su determinacin es bsica para

la evaluacin de los efectos !ue ejerce la presin de un uido sobre una

supercie plana determinada" por ejemplo' si se !uiere determinar el

momento !ue est actuando sobre una compuerta o para estudiar laestabilidad de una presa de gravedad" la pared de un tan!ue de

almacenamiento de l$!uidos o el caso de un barco en reposo.


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CONTRAPRESO -VIL

ESCALA /RADUADA

CUADRANTE

ESPITA DE DESA/UE

BRA0O BASCULANTE

PLATILLO CON PESAS

DEP-SITO DE A/UA

PATAS RE/ULABLES

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2. OBJETIVO

2.1. (alcular la fuerza )idrosttica ejercida por un uido en una supercieplana rectangular.

2.2. *esarrollar # comparar las +uerzas ,idrostticas obtenidas de formaterica # e-perimental.

3. PRCTICA EN LABORATORIO

3.1. De%crici4n de$ E5'io

3.1.1. De%crici4n

El accesorio consiste en un cuadrante %cuarta parte deun anillo& !ue ser el elemento !ue otar en el uido. Este elemento aestudiar se encuentra montado sobre el brazo de una balanza de basculaalrededor de un eje.

(uando el cuadrante est inmerso en el depsito deagua" la fuerza !ue acta sobre la supercie frontal %plana #rectangular&" ejercer un momento con respecto al eje de apo#o.

El brazo basculante incorpora un soporte para pesas" enel cual podemos colocar diferentes pesas" # un contrapeso capaz dedesplazarse en la direccin del eje de giro del sistema.

El depsito tiene unas patas de sustentacin regulables!ue determina su correcta nivelacin con a#uda del nivel de burbujasituado en una de sus patas. *ispone de una vlvula %espita& de

desague.


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El nivel alcanzado por el agua en el depsito se indica enuna escala graduada situada en el otador. Las dimensiones # cotas dele!uipo sern'

3.1.2.E%eci6c"cione%

(apacidad del depsito' ).) L *istancia entre las masas suspendidas # el punto de apo#o'

27) mm %longitud del brazo de giro& /rea de la seccin' 8.889 m2

Profundidad m-ima del cuadrante sumergido' 1,8 mm

0ltura del punto de apo#o sobre el cuadrante' 188 mm e suministra un juego de masas de distintos pesos'

2 pesas de 133 gr 1 pesa de 43 gr 4 pesas de 13 gr 1 pesa de 4 gr

3.1.3.Dimen%ione% ( e%o

*imensiones apro-imadas' )88:288:388 mm

5olumen apro-imad' 8.8! m3

Peso apro-imado' ) ;g

3.1.!.Ser


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El objetivo de este e!uipo es medir la fuerza !ue ejerceun uido sobre las supercies !ue estn en contacto con ;l. Para ellotomaremos una geometr$a en la cual la presin ejercida sobre sussupercies no genera momentos con respecto a un punto.

3.2.1.omeno de 'n" >'er?"

El momento de una fuerza aplicada en un punto P con

respecto de un punto < viene dado por el producto vectorialdel

vector por el vector fuerza= esto es"

*onde es el vector !ue va desde < a P. Por la propia

denicin del producto vectorial" el momento es un vector

perpendicular al plano determinado por los vectores # .

El t;rmino momentose aplica a otras magnitudes

vectoriales como el momento lineal o cantidad de

movimiento " # el momento angularo cin;tico" " denido

como

3.2.2.='er?"% 5'e e@ercen $o% =$'ido%

o ='er?" 'n'"l' es un concepto mu# til para estudiar un sistemamecnico e!uivalente a la accin de las fuerzas distribuidas" !ue escomo realmente se presentan las acciones en la naturaleza. La fuerza!ue se ejerce en el e-tremo de un cable para sostenerlo es un ejemplo

mu# pr-imo a una fuerza puntual" pero" en este caso" la accinrealmente se transmite sobre una supercie. En la naturaleza noe-isten fuerzas nitas !ue acten sobre un punto.

o ='er?" di%ri#'id"' acta sobre una l$nea" una supercie o unvolumen.

='er?" $ine"$' es una fuerza de contacto !ue se ejerce a lolargo de una l$nea. Para el estudio de los uidos esa fuerza

distribuida se conoce como tensin supercial %s& # actasobre diferenciales de l$nea %dL&" es el tipo de fuerza !ue
http://es.wikipedia.org/wiki/Producto_vectorialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Producto_vectorialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Producto_vectorialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Producto_vectorial


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acta en la l$nea de contacto de una supercie l$!uida cuandointercepta una supercie slida # se reeja en el ascenso odescenso del l$!uido ad)erido a la supercie' d+ts>sdL

o ='er?" %'er6ci"$' es una fuerza de contacto !ue se ejerce sobre

una supercie'

='er?" de con6n"mieno' es una fuerza de contacto !ueejerce el uido sobre un rea en direccin normal a lasupercie. La accin distribuida se conoce como presin %p& #acta sobre un diferencial de rea de presin' d=dA

='er?" de ro?"mieno' es una fuerza de contacto !ueejerce el uido sobre un rea en direccin paralela a lasupercie. La accin distribuida se conoce como cizalladura

%t& # acta sobre un diferencial de rea de friccin' d=>dA>

='er?" dinmic"' es una fuerza de contacto !ue ejerce unujo sobre un rea en direccin normal a la supercie. Estafuerza se origina en la variacin de la cantidad demovimiento debida al cambio en la direccin del ujo o alcambio en la rapidez del movimiento del uido. La accindistribuida se conoce como presin de estancamiento %rv?& #acta sobre un diferencial de rea de contacto !ue seinterpone al ujo de velocidad v' d=


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6asndonos en estos fundamentos" la

presin ejercida por el uido sobre la supercie sumergida" !uesegn lo comentado anteriormente" ser igual a una fuerza

e5'i


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permite analizar la estabilidad de un cuerpo inmerso en un

uido.

3.2.!.Deermin"ci4n de $" ='er?" Re%'$"ne

La presinejercida por un uido sobre una superciesumergida depende de la densidad del uido # de ladistancia del slido a la supercie del uido @)A.

Bsta presin variar con la profundidad %distanciadel slido a la supercie del uido @)A&" aumentando amedida !ue el elemento se sumerge a ms profundidad.La ecuacin anterior tambi;n se puede e-presar como'

La fuerza resultante es el resultado de la presinsobre el centro de gravedad de la supercie de trabajomultiplicado por el rea de la supercie sumergida.

3.3. PRCTICA 1 Deermin"r e$ cenro de re%ione% con ng'$o 8&

"rci"$mene %'mergido.

3.3.1.O#@ei


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2. 7edir # tomar nota de las cotas designadas por "& L& d ( #=;stas ltimas correspondientes a la supercie plana situadaal e-tremo del cuadrante.

3. (on el depsito emplazado sobre el 6anco ,idrulico"colocar el brazo basculante sobre el apo#o. (olgar el platilloal e-tremo del brazo.

!. (errar la espita del desagDe del fondo del depsito.*esplazar el contrapeso del brazo basculante )astaconseguir !ue la supercie plana a estudiar seaperpendicular a la base del depsito %base !ue nivelamospreviamente&. (on este paso conseguimos comenzar lasmedidas desde una posicin total de e!uilibrio" as$ todos loscambios se producirn por medio de una diferencia en elvolumen de agua o por una diferencia en las masas !uecolocamos en el platillo.

). ntroducir agua en el depsito )asta !ue la supercie libre de;sta resulte "ngene "$ #orde m% in>erior de$c'"dr"ne %)asta justo el punto inferior del elementootador&.

,. (olocar un peso calibrado sobre el platillo de balanza #aadir lentamente agua" )asta !ue la supercie plana a

estudiar sea perpendicular a la base del depsito. Para elajuste de esta posicin nos valemos de la a#uda de la marcablanca !ue se encuentra en el tope del brazo %ganc)o :tope&" justo al lado el platillo.

9. Fepetir la operacin anterior varias veces" aumentando encada una de ellas" progresivamente" el peso en el platillo)asta !ue" estando nivelado el brazo basculante" el nivel dela supercie libre del agua enrase con la arista superior de lasupercie plana rectangular !ue presenta el e-tremo delcuadrante.

7. 0 partir de ese punto" # orden inverso a como se fueroncolocando sobre el platillo" se van retirando los incrementosde peso dados en cada operacin" se nivela el brazo%despu;s de cada retirada& utilizando la espita de desagDe #se van anotando los pesos en el platillo # los niveles deagua.


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3.3.3.C'e%ione%

Para )Gd %dimensin parcial&

3.3.3.1. 7edir las cotas "& # & d # L

a > 133 mm b > H3 mm d > 133 mm L > ?84 mm

3.3.3.2. Promediar los valores obtenidos # complementar enlas columnas =m # m. 0nalizar las desviacionesobtenidas" con respecto a los valores de origen.

3.3.3.3. (alcular los valores de LCP& teniendo en cuenta !ue'

iendo L es radio e-terno de giroFL "G dH

3.3.3.!. 0nalizar # comentar los datos obtenidos" # comentarposibles discrepancias con los datos esperados.

h/3


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3.!. PRCTICA 2 Deermin"r $" >'er?" re%'$"ne con ng'$o de8& de 'n" $"c" "rci"$mene %'mergid"

3.!.1.O#@ei


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3.!.).T"#$" de medicione%& c$c'$o% ( e+o%ici4n de re%'$"do%

O#%er


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A5' re%en"mo% e$ comor"mieno de n'e%ro% d"o%


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!. CONCLUSIONES

Los datos obtenidos mediante los m;todos tericos # e-perimentales)an mostrado resultados !ue dieren por la manera en la !ue )ancalculado.

El m;todo de ma#or precisin para realizar clculos es el odoTe4rico.

E$ odo E+erimen"$ es una )erramienta !ue debe usarse paracomprobacin" nicamente de los datos !ue se obtienen tericamente.


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0CEJ


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0CEJ< 0+


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0ntes de iniciar la prctica" realizamos el reconocimiento del e!uipode 7edicin de Presiones en placas parcialmente sumergidas.


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La fotograf$a muestra el eje de estabilidad del prototipo. En laparte derec)a de la imagen observamos el nivel de referencia.

e realiza el vaciado del agua para !ue las fuerzas ejercidas por lamisma" se contrasten son las fuerza ejercida por los pesos. *e esta


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