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breve procedimiento para practicas...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE NICARAGUA, MANAGUA UNAN-MANAGUA RECINTO UNIVERSITARIO “RUBÉN DARÍO” FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS DEPARTAMENTO DE CONTRCION INGENIERIA CIVIL

“LABORATORIO DE HIDRAU HIDRAULI LI LICA” CA”

Contenido Introducción ........................................................................................................... 1 1.

Calibración de manómetro por peso muerto ................................................... 2 1.1. Introducción .............................................................................................. 2 1.2. Descripción del equipo .............................................................................. 3 1.3. Objetivos ................................................................................................... 4 1.4. Método ...................................................................................................... 4 1.5. Teoría ....................................................................................................... 5 1.6. Procedimiento ........................................................................................... 6 1.7. Tabla de recolecion de Datos .................................................................... 7 1.8. Tabla resultado ......................................................................................... 7

2.

Determinación Experimental del Centro de Presión en una Superficie Plana .. 8 2.1. Introducción .............................................................................................. 8 2.2. Objetivos ................................................................................................... 9 2.3. Equipos a utilizar en el ensayo .................................................................. 9 2.4. Generalidades ........................................................................................... 9 2.5. Descripción del equipo. ........................................................................... 10 2.6. Procedimiento experimental. ................................................................... 11 2.7. Tabla de recolección de datos................................................................. 11 2.8. Procedimiento de cálculo. ....................................................................... 12 2.9. presentación de resultados ..................................................................... 15 2.10.

3.

Desempeños de comprensión ............................................................. 16

Determinación de la altura metacéntrica. ...................................................... 17 3.1. Introducción ............................................................................................ 17 3.2. Descripción. ............................................................................................ 18

3.3. Objetivos ................................................................................................. 19 3.4. Equipos a utilizar en el ensayo ................................................................ 19 3.5. Generalidades ......................................................................................... 19 3.6. Procedimiento experimental .................................................................... 20 3.7. Tabla de Recolección de Datos ............................................................... 22 3.8. Procedimiento de cálculo ........................................................................ 22 3.9. Presentación de resultados ..................................................................... 25 3.10. 4.

Cuestionario ......................................................................................... 25

Uso y manejo del banco hidráulico................................................................ 26 4.1. Introducción ............................................................................................ 26 4.2. Objetivos ................................................................................................. 27 4.3. Equipos a utilizar en el ensayo ................................................................ 27 4.4. Descripción del banco hidráulico ............................................................. 27 4.5. Generalidades ......................................................................................... 29 4.6. Operación del banco hidráulico ............................................................... 30 4.7. Procedimiento experimental .................................................................... 32 4.8. Tabla de recolección de datos................................................................. 32 4.9. Cuestionario ............................................................................................ 33

5.

Medidor de flujo Venturi ................................................................................ 35 5.1. Introducción ............................................................................................ 35 5.2. Objetivos ................................................................................................. 37 5.3. Equipos a utilizar en el ensayo ................................................................ 37 5.4. Datos técnicos ........................................................................................ 37 5.5. Generalidades ......................................................................................... 38 5.6. Procedimiento experimental .................................................................... 44

5.7. Tabla de recolección de datos ................................................................ 45 5.8. Procedimiento de cálculo ........................................................................ 46 5.9. Tablas de presentación de resultados ..................................................... 46 5.10. 6.

Desempeños de comprensión ............................................................. 48

Impacto de un chorro. ................................................................................... 49 6.1. Introducción ............................................................................................ 49 6.2. Objetivos ................................................................................................. 50 6.3. Descripción del equipo ............................................................................ 50 6.4. Equipos a utilizar en el ensayo ................................................................ 51 6.5. Generalidades. ........................................................................................ 51 6.6. Procedimiento experimental .................................................................... 52 6.7.

Tabla de recolección de datos ................................................................ 54

6.8. Procedimiento de cálculo ........................................................................ 54 6.9. Presentación de resultados ..................................................................... 55 6.10. 7.

Desempeños de compresión ............................................................... 55

Flujo a través de un orificio ........................................................................... 56 7.1. Introducción ............................................................................................ 56 7.2. Objetivos. ................................................................................................ 57 7.3. Descripción del equipo. ........................................................................... 57 7.4. Equipos a utilizar en el ensayo ................................................................ 59 7.5. Generalidades ......................................................................................... 59 7.6. Procedimiento experimental .................................................................... 61 7.7. Tabla de recolección de datos ................................................................ 63 7.8. Procedimiento de cálculo ........................................................................ 63 7.9. Presentación de resultados. .................................................................... 64

7.10. 8.

Desempeños de compresión ............................................................... 64

Pérdidas por fricción a lo largo de un tubo de diámetro pequeño. ................. 65 8.1. Introducción ............................................................................................ 65 8.2. Objetivos. ................................................................................................ 66 8.3. Descripción del equipo. ........................................................................... 67 8.4. Datos constantes del equipo. .................................................................. 68 8.5. Equipos a utilizar en el ensayo ................................................................ 68 8.6. Procedimiento experimental. ................................................................... 68 8.7. Tablas de recolección de datos ............................................................... 71 8.8. Tablas de presentación de resultados. .................................................... 73 8.9. desempeños de comprensión ................................................................. 73

HIDRAULICA GUIA DE LA BORATORIO HIDRA ULICA I

UNAN-MANAGUA

Introducción Los laboratorios han sido utilizados cómo un mecanismo de enseñanzaaprendizaje, un puente entre la teoría y la práctica real. La facultad d e Ciencia e Ingeniería de la UNAN – Managua, la cual permite una mejor apropiación del conocimiento ya que estimula la interacción con un entorno real, que permite corroborar las teorías y modelos aprendidos durante el recorrer de los cursos. El trabajo práctico en laboratorio proporciona la experimentación y el descubrimiento y evita el concepto de “resultado correcto” que se tiene cuando se aprenden de manera teórica, es decir, sólo con los datos procedentes de los libros. Sin embargo, el uso de laboratorios requiere de tiempo adicional al de una clase convencional, por ejemplo, para descubrir y aprender de los propios errores. Los laboratorios tienen por objetivo consolidar los conceptos teóricos de las materias estudiadas por los alumnos; enseñarles los métodos de la investigación experimental y científica; desarrollar los hábitos del análisis y generalización de los resultados alcanzados y del trabajo con los equipos de laboratorio. En las asignaturas de Mecánica de Fluidos e Hidráulica I, las clases de laboratorio son una de las direcciones más importantes en el estudio de las mismas. La realización de un conjunto de trabajos de laboratorios permite a los alumnos determinar las presiones ejercidas por los fluidos en las superficies a través del cuadrante hidráulico; así como determinar experimentalmente el centro de presión en una superficie plana vertical; desarrollar habilidades y destrezas en el uso y manejo del banco hidráulico; medir caudales y coeficientes de descargas de medidores de cabeza variable (Venturi, placa de orificio); entender el concepto de gradiente hidráulico; medir la pérdida de energía en flujo laminar y turbulento y poder determinar los coeficientes de fricción asociados; determinar experimentalmente las pérdidas que se producen en los accesorios de un sistema de tuberías, etc. Así como consolidar los conocimientos teóricos aprendidos y la metodología para la realización y organización de los informes de laboratorio

ING. ISAAC PEDROSO MANTILLA COLABORACIÓN ING. IZAMARA VEGA

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UNAN-MANAGUA

1. Calibración de manómetro por peso muerto

Ilustración 1Manometro de Bourbon

1.1.

INTRODUCCIÓN

Mecánica de fluidos se ha desarrollado como una disciplina de análisis de la aplicación de las leyes clásicas de la estática, la dinámica y la termodinámica, a situaciones en las que los fluidos pueden ser tratados como medios continuos. Las leyes particulares implicados son los de la conservación de la masa, energía y momento y, en cada aplicación, estas leyes pueden ser simplificados en un intento de describir cuantitativamente el comportamiento de los fluidos. Dentro de la ciencia de la física, la presión es una magnitud sumamente empleada para diversos análisis. En las industrias la medición de presión es fundamentales sobre todo en el proceso continuo, como el procesamiento y elaboración de compuestos químicos. La presión se encarga de medir la dirección perpendicular por unidad de una superficie, es decir, sirve para conocer cuanta fuerza es aplicada sobre cierta superficie.

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De acuerdo con el Sistema Internacional, la presión se mide en una unidad conocida como pascal, la cual equivale a una fuerza total de un newton que actúa sobre un metro cuadrado. Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la presión atmosférica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor presión manométrica; dichos aparatos reciben el nombre de manómetros.

1.2.

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

El calibrador de peso muerto consta de los siguientes componentes Peso de Calibración

Pistón Desagüe Conexión para medir bajo

Pies ajustables

Pistón: el aparato de calibración por peso muerto incluye un pistón de cierre y un cilindro. Pesos: los pesos se pueden añadir al pistón a fin de obtener unas presiones determinadas en el interior del cilindro. Base: el cilindro está montado sobre una base sujeta por tornillos de nivelación y ajustado mediante un nivel de burbuja. ING. ISAAC PEDROSO MANTILLA COLABORACIÓN ING. IZAMARA VEGA

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Conexión al manómetro: el manómetro a calibrar está unido al cilindro a través de un tubo flexible. Salida de agua: el agua que sale del pistón es liberada por medio de un segundo tubo flexible. Este tubo está conectado a tapping que se perfora en el cilindro y está enfrente de un rebaje anular en el cilindro Datos técnicos: La siguiente dimensión del equipo se utilizan en los cálculos apropiados. Masa del pistón Diámetro del pistón Mp = 0.5 kg Diámetro del pistón d = 0.018 m

1.3.

OBJETIVOS



Observar el comportamiento del sistema al ejercerle presión.



Calcular la presión que se ejercen en el calibrador.



Determinar los errores de medición en la fuente de presión de referencia empleada para la calibración.

1.4.

MÉTODO

Para calibrar el manómetro se aplicarán presiones determinadas sobre el calibrador, colocando pesos encima de un pistón de sección conocida (“calibración por peso muerto”).

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1.5.

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TEORÍA

Al emplear el pistón y los pesos con el cilindro, podremos generar presiones de referencia p: 𝐹

p =𝐴 (Pascal) Donde F = Mg 

F: es la fuerza aplicada sobre el líquido por medio del cilindro de calibrado.



M: es la masa total (incluyendo la del pistón).



A: es la sección (m2) del pistón. La sección del pistón puede expresarse en términos de su diámetro como:

𝐴=

Tabla 1 Formula y Nomenclatura Variable

𝜋𝑑2 4

Unidades

Símbolo

Tipo

Masa del pistón

kg

Mp

Medida

Masa dada

Diámetro del pistón

m

D

Medida

Diámetro dado

Área del pistón

m2

A

Calculada

Masa de los pesos

kg

Mw

Medida

Masa total

kg

M

Calculada

Lectura del manómetro

kN.m-2

G

Medida

Presión del cilindro

kN.m-2

p

Calculada

kN.m-2

EA

Calculada

%

E%

Calculada

Errores absolutos del manómetro Errores relativos (%)

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Descripción

𝐴=

Colocadas

𝜋𝑑 2 4

𝑀 = 𝑀𝑝 + 𝑀𝑤

Leída del manómetro 𝑝=

𝑀𝑔 𝐴

𝐸𝐴 = 𝐺 − 𝑝

𝐸% =

𝐺−𝑝 × 100 𝑝

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1.6. 

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PROCEDIMIENTO

Colóquese el calibrador por peso muerto (sin el pistón) sobre el banco de trabajo, y asegúrese de que la base está horizontal, ajustando los pies de la base y usando el nivel de burbuja. (Este paso es indispensable para asegurar la transmisión vertical de la carga aplicada y el desplazamiento libre del pistón.)



Nivélese el cilindro ajustando los pies de la base y el nivel de burbuja acoplado a la misma.



Con el pistón en lo alto de su recorrido dentro del cilindro, gírese el pistón para reducir la fricción estática.



La presión ejercida por el pistón será indicada en el manómetro Bourdon.



Anótese la medida leída en el manómetro y el peso aplicado.



Colóquese un peso de 0,5kg sobre el pistón y hágase girar pistón y peso. Asegúrese de que el pistón puede girar libremente. La presión incrementada debida al peso será indicada en el manómetro Bourdon.



Anótese la medida leída en el manómetro y el peso aplicado.



Añádanse pesos de calibración en intervalos de 0,5kg, haciendo girar el pistón y anotando la lectura del manómetro así como el peso total aplicado en cada incremento de carga.

Nota: Si debido a las inevitables pérdidas de agua (el pistón debe quedar ajustado en el cilindro, pero ha de ser capaz de girar libremente), el pistón alcanza el fondo del cilindro, añádase agua al sistema. Repítase el proceso anterior, quitando los pesos uno a uno.

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1.7.

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TABLA DE RECOLECION DE DATOS

Las lecturas deben quedar recogidas en un cuadro del estilo mostrado en la Tabla No

1.8. No

G(kN/m2)

M (kg)

TABLA RESULTADO

M(kg)

G kN/m2

p Psi

kN/m2

Psi

EA

E%

Preguntas: Coméntese la precisión del manómetro. La magnitud del error del manómetro en relación con las medidas realizadas para las presiones de referencia. Señálese si la altura entre el calibrador y el manómetro desempeña algún papel en la calibración.

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2. Determinación Experimental del Centro de Presión en una Superficie Plana

Ilustración 2 Cuadrante Hidráulico

2.1.

INTRODUCCIÓN

Las fuerzas distribuidas de la acc...