Informe de Maqueta de Una Compuerta Fluidos

1

PRESIÓN HIDROSTÁTICA EN COMPUERTAS

INDICE

I. INTRODUCCION…………...........................……………..............2 II. OBJETIVOS………………………….....................…………………….....3 III. MARCO TEÓRICO………………………........……………………….....4 1) PRESIÓN HIDROSTÁTICA........…………...….……………….....4 2) FUERZA HIDROSTÁTICA.............................. .......................................... ................ .... …4 .......................................... ........................ ......... …4 3) CENTRO DE PRESIÓN...........................

IV. ELABORACION DE LA MAQUETA ....…………………...........5 ........................................... ........................... ........... …5 a) MATERIALES........…...........................

b) HERRAMIENTAS.......…............................ ......................................... ................... ...... …..5 c) PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACIÓN F ABRICACIÓN DE LA MAQUETA…........................... ............................................... ............................... ......................5 ...........5 -

V. ENSAYOS HECHOS.........……………………..............................6 ........................................... .............................. ....................9 .....9 VI. ANEXOS……………............................... VII. CONCLUSIONES……...............………………………...................10

MECÁNICA DE FLUIDOS I

Ing. CUEVA CAMPOS HAMILTON

2


I. INTRODUCCIÓN

En el presente informe vamos a poner en práctica los conocimientos adquiridos en la visita de campo a la bocatoma “El desaguadero”, ubicado en el distrito de distrito de Pátapo,

provincia de Chiclayo

Plasmaremos

nuestros

conocimientos

en

una

maqueta

conteniendo una compuerta deslizante en la cual calcularemos la fuerza capaz de contrarrestar la fuerza ejercida por un sistema de poleas una determinada altura con lo cual se regulará el caudal necesario para las diferentes actividades suscitadas, hallando la presión hidrostática contenida por el agua.



3


II. OBJETIVOS



Comparar la fuerza resultante de manera teórica y práctica necesaria, por acción de la presión hidrostática y por el sistema de poleas



Mostrar el funcionamiento de una compuerta del tipo deslizante.



Conocer de manera práctica el efecto de las fuerzas ejercidas sobre la superficie plana (compuerta) y su incidencia en la regulación de caudales.



Idealizar una compuerta en una maqueta escala.



4


III. MARCO TEÓRICO 

LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA: Da a conocer la presión o fuerza

que el peso de un fluido en reposo puede llegar a provocar. Se trata de la presión que experimenta un elemento por el sólo hecho de estar sumergido en un líquido.

 =  = Presión hidrostática   .





= Densidad del fluido



= Gravedad

.

.

FUERZA HIDROSTÁTICA: Las fuerzas hidrostáticas sobre

superficies planas están relacionadas con el efecto del peso del fluido sobre las superficies que lo contienen.

 =  ∗  ∗  γ : Peso específico (  3 ) hcg : Altura desde la superficie hasta el centro de gravedad (cm) A: Área de la compuerta (  ) hcp :    ℎ    ó() 

CENTRO DE PRESIÓN:

Es el punto por el cual se ejerce la línea de acción de la fuerza que ejerce presión sobre un cuerpo sumergido en un líquido.



5


IV. ELABORACION DE LA MAQUETA: MATERIALES:  Piezas de vidrio mandados a cortar a medida.  Silicona.  Bisagras.  Papel milimetrado  Reglas.  Nylon.

HERRAMIENTAS:  Alicate.  Lima.  Sierra de una hoja.  Balanza.

PROCEDIMIENTO PARA FABRICACIÓN DE MAQUETA: 

   



Bosquejamos nuestra maqueta con las siguientes dimensiones: Ancho: 15 cm. Largo: 40 cm. Altura: 20 cm. Mandamos a hacer las piezas de vidrio con las dimensiones especificadas, vistos anteriormente. Lijado de las piezas de vidrio para acoplarlas unas con otras. Armado y pegado de las piezas de vidrio haciendo uso de la silicona. Colocación de piezas tales como la bisagra para el sostenimiento de las poleas y poder así comprobar la fuerza necesaria para lograr abrir la compuerta. Finalmente comprobamos que la maqueta cumpla con el requisito exigido, el cual consistía en el menor filtrado posible de agua.



6


V. ENSAYOS HECHOS Cálculos para hallar la fuerza de rozamiento de la compuerta por intermedio de momentos con respecto a la bisagra:

Alturas de agua

h1(m) 0.083

h2(m) 0.082

h3(m) 0.08

H Promedio 0.0817

)  = ℎ ∗ (0.2−0.817+ 0.2 Ancho de compuerta 0.04

Mom. inercia 1.81557E0.0408 06

Área

Yc

0.0033

Ycp

Fh(kgf)

0.0544

Fr(kgf)

0.133

0.115

Datos obtenidos para el experimento DATOS # Ensayo

Pesos (kgf)

Alturas (cm)

P. especifico

Fr(kgf)

1

50

10.3

100

0.115

2

100

11.5

100

0.115

3

150

13.0

100

0.115

4

200

14.0

100

0.115

5

250

15.2

100

0.115

6

300

16.5

100

0.115

7

350

17.6

100

0.115

Cálculos adicionales CÁLCULOS PARA CENTRO DE PRESIÓN EN LA COMPUERTA # de Ensayo

H alturas del agua (m)

Base de compuerta (m)

I Momento de inercia de área

AREA

1 2 3 4 5 6 7

0.103 0.115 0.130 0.140 0.152 0.165 0.176

0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04

3.64242E-06 5.06958E-06 7.32333E-06 9.14667E-06 1.1706E-05 1.49738E-05 1.81726E-05

0.004 0.005 0.005 0.006 0.006 0.007 0.007


Ycp centro Yc centroide de presión (m) (m) 0.052 0.069 0.058 0.077 0.065 0.087 0.070 0.093 0.076 0.101 0.083 0.110 0.088 0.117


7


=  ∗ +  Cálculos en forma experimental para ello utilizamos los siguientes formulas:

ℎ = ∗0.2+∗0.18 0.2−+ ℎ = ℎ  CALCULOS DE FUERZA Y PRESIÓN HIDROSTÁTICA EXPERIMENTAL # de Ensayo W (kgf) Fr Ycp (m) Área Fh (kgf)

Ph(kgf/m2)

1

0.050

0.115

0.069

0.004

0.193

46.88

2

0.100

0.115

0.077

0.005

0.254

55.13

3

0.150

0.115

0.087

0.005

0.319

61.37

4

0.200

0.115

0.093

0.006

0.385

68.71

5

0.250

0.115

0.101

0.006

0.455

74.89

6

0.300

0.115

0.110

0.007

0.531

80.46

7

0.350

0.115

0.117

0.007

0.608

86.43

Cálculos en forma teórico para ello utilizamos los siguientes formulas:

ℎ=ℎ2∗∗ ℎ = ℎ  CALCULOS DE FUERZA Y PRESIÓN HIDROSTÁTICA TEÓRICO # de Ensayo

ϒh2o(kgf/m2)

Yc (m)

Área

Fh (kgf)

Ph(kgf)

1

1000

0.052

0.004

0.212

51.50

2

1000

0.058

0.005

0.265

57.50

3

1000

0.065

0.005

0.338

65.00

4

1000

0.070

0.006

0.392

70.00

5

1000

0.076

0.006

0.462

76.00

6

1000

0.083

0.007

0.545

82.50

7

1000

0.088

0.007

0.620

88.00



8

PRESIÓN HIDROSTÁTICA EN COMPUERTAS Cálculos de errores: EXPERIMENTAL

TEÓRICO

ERROR COMETIDO

# de Ensayo

Alturas

Fh (kgf)

Fh (kgf)

1

0.103

0.193

0.212

1.90%

2

0.115

0.254

0.265

1.09%

3

0.130

0.319

0.338

1.89%

4

0.140

0.385

0.392

0.72%

5

0.152

0.455

0.462

0.67%

6

0.165

0.531

0.545

1.35%

7

0.176

0.608

0.620

1.10%

0.200 0.180 0.160 0.140

m N E A0.120 U G A L 0.100 E D A R0.080 U T L A0.060

0.040 0.020 0.000 0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

FUERZA HIDROSTATICA EN kgf TEÓRICA


EXPERIMENTAL


9


VI. ANEXOS:



10


VII. CONCLUSIONES  Una vez realizado los ensayos podemos determinar la ubicación de

la fuerza hidrostática que será igual a la fuerza ejercida por las poleas que determinaría el equilibrio de la compuerta y así poder regular los caudales del agua a una determinada altura por medio de la acción de una tensión.  Donde vemos que los resultados no experimentales no varían

mucho con la parte teórica.

 Donde vemos también que en la maqueta siempre va haber una

fuga de agua no muy grande, y en la vida real también se puede apreciar.



Informe de Maqueta de Una Compuerta Fluidos

Recommend Documents