Flotacion y empuje

Laboratorio de Hidráulica Ing. David Hernández Huéramo

Manual de prácticas

Hidráulica básica
3er semestre

Autores: Guillermo Benjamín Pérez Morales Jesús Alberto Rodríguez Castro Jesús Martín Caballero Ulaje Jorge Leonel Angel Hurtado Juan Pablo Molina Aguilar Colaboradores: Alejandro Raúl Gutiérrez Obregón Elizabeth Pauline Carreño Alvarado Héctor Rivas Hernández Rukmini Espinosa DíazUMSNH – Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Hidráulica “Ing. David Hernández Hueramo”

2. EMPUJE SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS, VARIACIÓN DE LA PRESIÓN CON LA PROFUNDIDAD Y PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Objetivos  Visualizar el efecto de la presión hidrostática sobre una superficie plana y ubicar el centro de presiones, así como demostrar experimentalmente que la presiónhidrostática depende únicamente de la profundidad, de igual manera se experimentará para comprender el principio de Arquímedes.

Aplicación El agua contenida en un depósito o transportada por un conducto, ejerce un empuje hacia las paredes, fondo y hacia cualquier objeto que se encuentre sumergido o en contacto con el agua, por lo que es necesario definir la magnitud de la presión y su respectivo empujepara poder calcular el espesor o resistencia que deben tener los depósitos o conductos para evitar su ruptura o falla. En el mismo orden de ideas, cualquier objeto sumergido total o parcialmente en el seno de un líquido, experimenta un empuje que puede hacerlo flotar, lo cual es de suma importancia en embarcaciones, pero también en estructuras que no se desea que floten o vuelquen. Definiciones,fórmulas y unidades a utilizar Empuje.- Fuerza que resulta de la acción de la presión hidrostática sobre una superficie.

E   yA
agua, hasta el punto donde localiza la resultante del empuje.

2.1

Posición del centro de presiones.- Es la distancia vertical medida desde la superficie libre del

ycp  y 

Ix yA

2.2

Presión hidrostática.- Fuerza por unidad de área que ejerce unlíquido en un punto determinado por su profundidad.

p  z

2.3

1

Manual de Prácticas de Laboratorio Hidráulica Básica 3er Semestre

UMSNH – Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Hidráulica “Ing. David Hernández Hueramo” Principio de Arquímedes.- “Todo cuerpo sumergido en un líquido, total o parcialmente, experimenta un empuje vertical ascendente, igual al peso del volumen dellíquido desplazado”.

E   Vols
En las fórmulas anteriores se tiene que:

2.4

Empuje hidrostático (kg)  = Peso específico del líquido (kg/m3)
z = Profundidad a un punto de interés (m) A = Área sumergida de la superficie (m2) ycp = Centro de presiones (m) Ix = Momento de inercia con respecto al centro de gravedad del área sumergida (kg-m2) y = Distancia del centro de gravedad a lasuperficie libre del líquido en dirección de la superficie sumergida (m) Vols = Volumen sumergido del cuerpo u objeto (m3) Procedimiento (Primera Parte) FIGURA 2.1 cm

Área cm cm

Para diferentes pesos (W) se calcula el empuje (E) necesario para abrir la compuerta mostrada en la figura 2.1. 1. Ubicar la compuerta al inicio de la retícula marcada en la pared del Canal para Demostración del Transportede Sedimentos. 2. Tener la pendiente del Canal, antes mencionado, en 0%. 3. Fijar la compuerta asegurándose que se abra en dirección del flujo. 4. Para evitar fugas, pegar perfectamente la bolsa a las paredes del Canal para Demostración del Transporte de Sedimentos con cinta, asegurándose que la compuerta pueda abrir sin problemas.

2

Manual de Prácticas de Laboratorio Hidráulica Básica 3erSemestre

UMSNH – Facultad de Ingeniería Civil
Laboratorio de Hidráulica “Ing. David Hernández Hueramo” 5. Conectar la bomba del Canal. 6. Amarrar las pesas en la barra a 10 cm a partir del centro de la bisagra del dispositivo; (aproximadamente a 9 cm a partir del último tornillo). 7. Encender la bomba del Canal manteniendo el gasto mínimo. 8. Con la ayuda de la retícula registrar el...