“Determinación del Centro de Presiones y Estabilidad de Cuerpos Flotantes”

Universidad Nacional de Ingeniería

Facultad de Ingeniería Civil

Departamento Académico de Hidráulica e Hidrología

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“Determinación del Centro de Presiones y Estabilidad de Cuerpos Flotantes”

Mecánica de Fluidos l (HH223)

Sección G

Integrantes:

• Guanilo Rivera, Jean Pierre                               20171020K
• Sevillanos Pacheco, Alexis Aldahir                   20172525I

Docente:

• Ing. Romero Machuca, Fernando Moisés

2019 - 2

Resumen

El presente informe muestra la teoría en base a investigación y experiencias del laboratorio N°2 sobre: flujo uniforme, fuente, sumidero, flujo laminar, flujo turbulento y flujo transicional; así como profundizar los conocimientos en el número de Reynolds (crítico, crítico superior, crítico inferior).

Las experiencias en el laboratorio consistieron en la visualización de un fluido en distintas circunstancias para ello se empleó la Mesa Laminar: donde se observó cómo actúa un fluido en la presencia de sumideros y fuentes; la Mesa de Analogía de Stokes: donde se puedo visualizar el flujo en distintos perfiles gracias a las distintas figuras geométricas; y la Cuba de Reynolds: donde se pudo observar el cambio de régimen de un fluido cuando se iba suministrando mas volumen en un determinado tiempo.

Finalmente, a través de la experiencia se llega a diferenciar un flujo laminar, un flujo transitorio y un flujo turbulento; y el comportamiento de un fluido cuando está en contacto con distintos perfiles.

Introducción

Como ingenieros civiles enfrentamos un gran problema que es el diseño estructural, computacional, etc. de una estructura, edificación e incluso el término se encuentra en la dosificación de concreto, es así que un ingeniero civil enfrentado a una construcción hidráulica debe resolver el problema de diseño en el área de flujo del fluido lo que requieren que se conozca las distribuciones de velocidad y presión, pero este conocimiento no solo se encuentra sesgado para la ingeniería civil también lo ven los ingenieros mecánicos en la construcción de una aeronave o un avión, ellos deben conocer todo acerca del flujo del aire en las alas del avión, también lo ven los ingenieros navieros o los de pesca sobre todo en el sector de construcción de maquinarias o sistemas operativos de estas para fines diversos, al aire lo estamos refiriendo con las alas de un avión el otro fluido muy conocido es el agua donde analizamos las distribuciones de velocidad y presión para el flujo del agua en un barco o como se vio en el laboratorio pasado barcazas o estaciones petroleras en el mar.

Tanto en el campo aéreo como marítimo o lacustre donde encontramos a los fluidos en sus diversas manifestaciones, un ingeniero civil estará presente para plantar una construcción y para ello se debe analizar la forma geométrica más apropiada, por ejemplo la construcción tan simple de un puente el cual va a tener pilares que serán construidos bajo el agua debemos tener cuidado en la forma geométrica del pilar y además el estudio del flujo del fluido presente en el ejemplo agua, es sumamente importante evaluar el régimen del rio a atravesar durante muchos años.

Objetivos

• Objetivos Generales:

• Observar el comportamiento del flujo de un fluido, observar las líneas de corriente, y tratar de entender a través de prototipos como el flujo actúa en las diversas estructuras civiles tales como pilares, puentes, diques, etc. Ver en laboratorio la importancia del número de Reynolds (concepto introducido en la teoría).

• Objetivos Específicos:

1. Mesa de flujo Laminar:

• Observar el flujo laminar y como actúa este en la presencia de fuentes y sumideros.
• Observar la formación del ovalo de Rankine.

1. Mesa de Analogías de Stokes:

• Observar las líneas de corriente y las variaciones al interrumpirlas con cuerpos de diversas formas.

1. Cuba de Reynolds:

• Observar la diferencia entre un flujo laminar, turbulento y transitorio.
• Obtener mediante cálculos el numero de Reynols y comparar nuestras diversas observaciones.

Marco Teórico

• Descripción del movimiento de los fluidos

El Método descriptivo euleriano, apropiado para la Mecánica de los fluidos, en este método calculamos el campo de presiones p(x, y, z, t) del flujo, y no los cambios de presión p(t) que experimenta una partícula al moverse.

En este método se identifica un punto en el espacio y podemos observar la razón de cambio de la velocidad ∂V/∂x, ∂V/∂y, ∂V/∂z, a medida que las partículas pasan por el punto, y podemos determinar si la velocidad está cambiando con el tiempo en ese punto en particular, esto es ∂V/∂t, en esta condición de análisis, en que las propiedades del flujo así como la velocidad son funciones tanto del espacio como del tiempo, esta región considerada se llama campo de flujo.

El Método de descripción Lagrangiana, muy apropiado a la mecánica de sólidos, en este método nos concentramos en observar el movimiento de una partícula como una función del tiempo su posición s(t), velocidad V(t), y su aceleración a(t) nos permite calcular las cantidades de interés, esta tarea se vuelve abrumadora en el flujo de fluidos si el número de partículas se hace extremadamente grande.

Si las cantidades de interés no dependen del tiempo V(x, y, z) se dice que es un Flujo Estable o Estacionario. En este caso todas las cantidades de flujo en un punto dado son independientes del tiempo, es decir

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Líneas de trayectoria, lugar geométrico recorrido por una partícula dada en un campo de flujo, es una historia de las posiciones de una partícula (una fotografía de una partícula en exposiciones a intervalos regulares).

Línea de traza, línea instantánea cuyos puntos están ocupados por todas las partículas que se originan en algún punto especificado, las líneas de traza nos dicen dónde están en este momento las partículas.

Línea de corriente, es una línea de flujo que posee las siguientes propiedades

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