RELACIÓN ENTRE PRESIÓN, FUERZA Y ELEVACIÓN

UNIVERSIDAD CATÓLICA ANDRÉS BELLO

LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

INGENIERÍA INDUSTRIAL

PRÁCTICA Nº2

RELACIÓN ENTRE PRESIÓN, FUERZA Y ELEVACIÓN

Caracas, 19 de abril de 2013

INTRODUCCIÓN

En la industria el conocimiento de las distintas aplicaciones del concepto de presión han hecho posible la creación de una serie de mecanismos que mejoran los procesos industriales tales como la pasteurización hiperbárica para los alimentos (usando altas presiones), la regulación de presión en compresores de succión de vacío, entre otros.

Inicialmente, se definirá la presión como una magnitud  que mide la fuerza que se aplica en una superficie, es decir, es la fuerza que se ejerce en forma perpendicular por unidad de área. Cuando consideramos que la presión atmoférica es igual a cero estamos hablando de presión relativa, suponiendo que la atmosfera no ejerce ninguna presión.

Se denomina fuerza a una magnitud propiamente medible que concierne una acción que al ser ejercida sobre un cuerpo hace que éste cambie su estado de movimiento.

En esta práctica hacemos el estudio de la relación entre presión, fuerza y elevación a través del mecanismo de una bomba de ariete.

El golpe de ariete se origina debido a que el agua es ligeramente elástica, en consecuencia, cuando se cierra bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de agua que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento. Esto origina una sobrepresión que tiene dos efectos: comprime ligeramente el agua, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubería. Cuando toda el agua que circulaba en la tubería y se detuvo cesa el impulso que la comprimía y, por tanto, ésta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubería que se había ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. El golpe de ariete es junto a la cavitación, el principal causante de averías en tuberías e instalaciones hidráulicas.

OBJETIVOS

Comprobar que el peso específico es la relación entre la presión ejercida por una columna de líquido y la elevación de esta respecto a un punto de aplicación considerado.

Comprobar experimentalmente la definición de la presión como una fuerza aplicada por unidad de superficie.

METODOLOGÍA

Equipo Requerido

- Sistema de bombeo por golpe de Ariete.

- Manómetro de cubeta para presiones relativas

- Recipiente metálico

- Rolines y pesas

- Balanza

Procedimiento

1era Parte: Comprobación experimental del concepto de presión hidrostática.

1- Se abre la válvula del agua para llenar el tanque principal del equipo del golpe de ariete garantizando que se establezca el reboce del mismo.

2- Se abre la válvula de descarga del tanque principal y admisión a la tubería principal del equipo.

3- Verificar que la válvula check (ubicada en el extremo de la tubería principal) se encuentra cerrada y que no haya quedado atrapado aire en su interior.

4- Coloque el plato suministrado por el vástago de la válvula check firmemente.

5- Coloque el recipiente metálico sobre el plato con suavidad y dentro de él la pesa.

6- Añada lentamente los rolines metálicos dentro del recipiente hasta que se abra la válvula check por efecto del peso colocado.

7- Retire del plato y determine el peso del recipiente con las pesas, repita el procedimiento.

8- Mida la diferencia de altura existente entre el nivel máximo del agua en el tanque principal y la posición de válvula cerrada del émbolo de la válvula check.

2da Parte: Determinación experimental de la relación existente entre la elevación de una columna de líquido respecto a un punto y la presión que ejerce sobre ese punto.

1- Verifique que el manómetro de cubetas encuentre conectado el tanque personalizable del montaje experimental.

2- Elimine el aire atrapado dentro de la cubeta del manómetro y de la manguera de conexión abriendo la válvula de purga del instrumento.

3- Presione hacia bajo y suelte rápidamente el vástago de la válvula check al fin de producir el golpe de ariete.

4- Tome nota de la altura máxima alcanzada por la columna de mercurio la cual debería ocurrir justo antes de que el tubo secundario comience a descargar agua en el tanque

5- Mida la diferencia de altura existente entre la descarga del tubo secundario y el cero del manómetro.

CALCULOS

1ERA PARTE:

Pe= Presión que ejerce el agua sobre el émbolo

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