Instructivo_Practica_3_Fuerzas_Hidrostaticas_Sobre_Superficies_Planas_y_Centro_de_Presion

Universidad de San Carlos
Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Mecánica Fluidos
Instructor: Ing Luis Sandoval
PRACTICA 3

FUERZA HIDROSTATICA SOBRE SUPERFICIES PLANAS Y CENTRO DE PRESIÓN

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Objetivos
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Determinar experimentalmente la fuerza resultante de la distribución de presiones sobre una superficie plana
ejercida por un líquido en reposo, estando la superficie plana completamente yparcialmente sumergida en el
líquido (agua).
Determinar experimentalmente el centro de presiones sobre una superficie plana, completamente y
parcialmente sumergida en un líquido en reposo.

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Determinar el momento de fuerza debido a la presión que ejerce el fluido-agua- sobre la superficie totalmente
y parcialmente sumergida.

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Comparar los valores experimentales con los teóricos.

EquipoUtilizado
Modulo para estudiar la fuerza hidrostática sobre superficies planas, el cual consiste en un cuadrante que está
montado sobre un brazo de balanza asentado sobre filos de cuchilla. Los filos coinciden con el centro del arco
del cuadrante. Por lo tanto, todas las fuerzas hidrostáticas que actúan sobre el cuadrante cuando éste está
sumergido, la única que genera un momento sobre el eje deapoyo, es ejercida sobre la cara rectangular del
corte, ya que el brazo de palanca de las demás es nulo por ser éstas radiales. El peso del cuadrante cuenta con
un contrapeso de posición ajustable y un platillo al que se le agregan las pesas para compensar el empuje del
líquido.
Este conjunto va montado sobre un tanque acrílico que puede ser nivelado mediante patas roscadas. El
alineamiento correctoestá indicado por un nivel de burbuja circular montado sobre la base del tanque.

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Laboratorio de Mecánica de Fluidos FIUSAC

Cuadrante
Brazo Basculante
Contrapeso Móvil
Escala Graduada
Válvula de desagüe
Patas Regulables
Deposito
Platillo con Pesas

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Medidas importantes:

L: 285 mm
Radio interno (Rint): 100 mm
Radio externo (Rext): 200 mm
a: 100 mm
b: 70 mm
h: profundidaddel agua
(variable)

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Fundamento Teórico para las ecuaciones utilizadas en el Ensayo
Se estudiaran dos casos:
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Presión hidrostática sobre una superficie completamente sumergida.

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Presión hidrostática sobre una superficie parcialmente sumergida.

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En la figura vemos que la distribución de presiones por las superficies curvas no producen ningún momento
con respecto al eje de giro, porestar en la dirección radial a entre (Pr1 y Pr2). La distribución de presiones
en la cara frontal (cara con la escala graduada) es igual y de sentido opuesto a la de la cara posterior (cara
opuesta a la de la escala graduada). Por todo esto la única superficie que provoca un momento con respecto
al punto de giro “O” es la superficie plana (Pp).

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23.1 Superficie completamente sumergida
Cualquier objeto sumergido en un fluido en reposo es sometido a una presión por toda superficie en contacto con
el líquido, y por lo tanto a una fuerza hidrostática, tal y como se muestra en la figura 2.

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3.2 Superficie parcialmente sumergida
En una superficie parcialmente sumergida, tanto la altura de centro degravedad, como el de centro de presiones
se calculan respecto a la superficie mojada.

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4 Desarrollo del Ensayo:
4.1 Nivelar el depósito actuando convenientemente sobre los pies de sustentación, que son regulables,
mientras se observa el “nivel de burbuja”.
4.2 Medir y tomar nota de las otras designadas por a, L, d y b; estas últimas correspondientes ala superficie
plana situada al extremo del cuadrante (Ver figura). No olvide este paso para una mayor exactitud de las
medidas.
4.3 Con el deposito emplazado sobre el Banco o Grupo Hidráulico, colocar el brazo basculante sobre el apoyo
(perfil afilado, ver). Colocar el platillo al extremo del brazo.
4.4 Cerrar la espita del desagüe del fondo del depósito. Desplazar el contrapeso del brazo...