Practica 3 mecanica de fluidos PDF

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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y EléctricaMateria: Laboratorio Mecánica de FluidosPractica de Laboratorio #3 Presión HidrostáticaMaestro: Luis Fernando Rua MojicaAlumno: Alan Israel Sánchez PalaciosMatricula: 1955149Carrera: IMAIntroducciónEn esta práctica se logra...

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Universidad Autónoma de Nuevo León

Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Materia: Laboratorio Mecánica de Fluidos Practica de Laboratorio #3 Presión Hidrostática Maestro: Luis Fernando Rua Mojica

Alumno: Alan Israel Sánchez Palacios Matricula: 1955149 Carrera: IMA

Introducción En esta práctica se logrará ver que en términos físicos se considera fluidos a todo cuerpo que carece de elasticidad y adopta la forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden ser líquidos o gases, según la diferente intensidad que existen entre las moléculas que lo componen, pero esta distinción suele afectar en gran medida a sus aspectos químicos ya que su estudio físico se realiza en forma unitaria. Marco teórico Fluido en reposo: la hidrostática es la rama de la hidráulica que estudia los fluidos en estado de equilibrio, es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal (si se aplica presión a un líquido no comprimible en un recipiente cerrado, se transmite con igual intensidad en todas direcciones y sentidos) y el principio de Arquímedes (cualquier cuerpo sólido que se encuentre sumergido total o parcialmente en un fluido será empujado en dirección ascendente por una fuerza igual al peso del volumen del líquido desplazado por el cuerpo sólido). Fluidos en movimiento: Son aquellos líquidos y gases que se desplazan, por ejemplo: el viento, la corriente de un río, etc. Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes: El fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases. Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento. El flujo de los líquidos es estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo. La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc.[1] Presión estática: en general, la presión es una medida de la fuerza ejercida por unidad de área en los límites de una sustancia. En la dinámica de fluidos, muchos autores usan el término presión estática en lugar de solo presión para evitar la ambigüedad. El término presión estática es idéntico al término presión, y puede identificarse para cada punto en un campo de flujo de fluido. Presión dinámica: Se puede decir que cuando los fluidos se mueven en un conducto, la inercia del movimiento provoca un incremento adicional de la presión estática al chocar sobre un área perpendicular al movimiento. La presión dinámica depende de la velocidad y la densidad del fluido.[2]

Presión Absoluta: El concepto de presión absoluta se aplica al valor de presión referido al cero absoluto o vacío. Este valor indica la presión total a la que está sometido un cuerpo o sistema, considerando el total de las presiones que actúan sobre él. Considerando el valor de presión que indica un manómetro, el valor de presión absoluta será el correspondiente al que aparece en dicho manómetro más el de la presión atmosférica correspondiente. La consideración del valor de presión absoluta en el aire comprimido es muy importante, se debe tener en cuenta para los cálculos del caudal de aire en condiciones FAD. Presión Manométrica: La presión manométrica corresponde al valor que se puede leer directamente en un manómetro o en un transmisor de presión. También es denominada presión relativa porque la lectura que hace el manómetro parte de considerar como valor cero la presión atmosférica existente en el lugar de medición. Debido a esto, el valor que se ve en la pantalla o en la esfera del manómetro corresponde a la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica.[3] Instrumentos para medir presión: Manómetro diferencial: También se le conoce con el nombre de manómetro de dos ramas abiertas. Este es un aparato que sirve para medir la diferencia de presión entre dos lugares. El fluido que utiliza el manómetro diferencial para indicar los valores puede ser cualquier líquido: agua, queroseno, alcohol, entre otros. La condición esencial es que no se mezcle con el fluido que está a presión. Vacuómetro: Es un dispositivo que se utiliza para medir el vacío; es decir, para medir presiones inferiores a la presión atmosférica. Resulta ser una herramienta muy útil en plantas de frío o donde se trabajan gases licuados, debido a que los puntos críticos de los gases y del vapor se calculan con base en temperaturas y presiones absolutas. Sensores de presión: Los sensores de presión son dispositivos diseñados para someter a los materiales a una presión que los deforma en su rango elástico. Tal deformación es proporcional a la presión usada y se considera lineal. De esta manera, los sensores de presión transforman la presión en desplazamiento. Luego, el sensor convierte el movimiento en una señal eléctrica como voltaje o corriente.[4]

Estos son los materiales que se utilizaran para este experimento de presión hidrostática, una botella llena de agua y un recipiente y una aguja.

El fenómeno que se presenta en este experimento es que al realizar agujeros a la botella con agua en distintas alturas se puede notar que a mas profundidad mayor fuerza tiene el disparo de agua y esto se debe a la presión que a más profundidad mayor presión tiene el agua comparando esto con los agujeros mas altos donde no hay tanta presión y se puede distinguir la menor fuerza con la que sale disparada el agua.

Metodología 𝑃 = 𝑝. 𝑔. 𝑧 𝑝𝑎𝑔𝑢𝑎 = 997 𝑘𝑔/𝑚3 𝑃 = 𝑝. 𝑔. 𝑧 𝑃 = (997

1𝑘𝑝𝑎 𝑘𝑔 9.81𝑚 ) ( 2 ) (0.04𝑚) = (391.22𝑃𝑎 + 100700𝑃𝑎) ( ) = 100.79𝑘𝑝𝑎 3 𝑚 𝑠 1000𝑝𝑎

𝑃 = (997

𝑘𝑔 9.81𝑚 1𝑘𝑝𝑎 ) ( 2 ) (0.08𝑚) = (782.44𝑃𝑎 + 101100𝑃𝑎) ( ) = 101.88𝑘𝑝𝑎 3 𝑚 𝑠 1000𝑝𝑎

𝑃 = (997

𝑘𝑔 9.81𝑚 1𝑘𝑝𝑎 ) ( 2 ) (0.12𝑚) = (1173.66𝑃𝑎 + 101500𝑃𝑎) ( ) = 102.67𝑘𝑝𝑎 3 𝑚 𝑠 1000𝑝𝑎

𝑃 = (997

𝑘𝑔 9.81𝑚 1𝑘𝑝𝑎 ) ( 2 ) (0.16𝑚) = (1564.89𝑃𝑎 + 101800𝑃𝑎) ( ) = 103.36𝑘𝑝𝑎 3 𝑚 𝑠 1000𝑝𝑎

𝑃 = (997

𝑘𝑔 9.81𝑚 1𝑘𝑝𝑎 ) ( 2 ) (0.20𝑚) = (1956.11𝑃𝑎 + 102200𝑃𝑎) ( ) = 104.15𝑘𝑝𝑎 3 𝑚 𝑠 1000𝑝𝑎

Resultados Profundidad (cm)

Presión Atmosférica (kpa)

Presión Hidrostática (kpa)

4.0

100.7

100.79

8.0

101.1

101.88

12.0

101.5

102.67

16.0

101.8

103.36

20.0

102.2

104.15

Análisis de error %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

𝑉𝑟 − 𝑉𝑡 𝑥100 𝑉𝑡

100.79 − 100.7 100.7

101.88 − 101.1 101.1

𝑥100 = 0.089% 𝑥100 = 0.77%

102.67 − 101.5 𝑥100 = 1.15% 101.5

103.36 − 101.8 𝑥100 = 1.53% 101.8 104.15 − 102.2 102.2

𝑥100 = 1.90%

Conclusión En conclusión, de esta práctica #3 del laboratorio de mecánica de fluidos. Estos cálculos pude calcular la presión, pero en distintas maneras es decir en distintas unidades ya que estas fueron calculadas partiendo de los datos principales y con la fórmula que se proporcionó en la práctica.Los tiempos de caída están sujetos a errores como es la precisión del cronómetro de mano ya que una persona media el tiempo y otra indicaba el instante de paro del cronómetro.

Bibliografía [1]Fluidos en reposo y movimiento. (2018, 23 de agosto). Libreta de salón. https://libretadesalon.blogspot.com/2013/10/fluidos-en-reposo-y-movimiento.html [2]connor, N. (2019, 17 de septiembre). ¿Qué es la presión estática? Definición. Thermal Engineering. https://www.thermal-engineering.org/es/que-es-la-presion-estaticadefinicion/ [3]Presión absoluta. (2019, 10 de septiembre). Medio online de actualidad industrial dirigido a profesionales del sector. https://www.mundocompresor.com/diccionariotecnico/presion-absoluta [4]Los 10 Instrumentos Para Medir la Presión Más Relevantes. (2015, 3 de abril). Lifeder. https://www.lifeder.com/instrumentos-medir-presion/...