Guía de Trabajos Prácticos Laboratorio de Hidráulica 2009

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Guía de Trabajos Prácticos Laboratorio de Hidráulica

2009

Juan F. Weber

ISBN: 978-987-25855-3-2

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Facultad Regional Córdoba Universidad Tecnológica Nacional - U.T.N.

Argentina

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edUTecNe - Editorial de la U.T.N.

http://www.edutecne.utn.edu.ar edutecne@utn.edu.ar

Prefacio

En este volumen se reune la descripci´on y detalles de implementaci´on de los Trabajos Pr´acticos que es posible dictar en el Laboratorio de Hidr´aulica,

Departamento de Ingenier´ıa Civil, Facultad Regional Co´rdoba, Universidad Tecnolo´gica Nacional. E´stos corresponden tanto a la Mec´anica de Fluidos, como a la Hidrolog´ıa,  la Hidr´aulica  de Canales, las Obras Hidr´aulicas  y   las

Turboma´quinas. Se hace hincapi´e en la justificacio´n te´orica de los procedi- mientos propuestos, como en la precisi´on de los resultados encontrados y sus fuentes de error.

Al final del volumen se agregan, como ap´endices:

un resumen sobre Teor´ıa de Errores en el Laboratorio, con el objeto de poder expresar los resultados experimentales obtenidos con una es- timacio´n del error correspondiente, como es costumbre en las Ciencias Experimentales.[pic 4]

una s´ıntesis de los fundamentos e implementaci´on del m´etodo de los M´ınimos Cuadrados, herramienta de suma utilidad para el experimen- talista que desea encontrar una relacio´n emp´ırica entre las variables analizadas, objetivo final del M´etodo Cient´ıfico aplicado a las Ciencias F´ısicas.[pic 5]

El presente documento fue desarollado ´ıntegramente utilizando el sistema de composicio´n tipogra´fica LATEX, y puede ser libremente reproducido y distribuido, citando la fuente  original.

3

´Indice general

Prefacio        3

I        Mec´anica de Fluidos        9

1. Propiedades de los  Fluidos        1-1

1. Determinacio´n  de la densidad de un   fluido        1-1

1. M´etodo directo        1-2
2. M´etodo del hidr´ometro        1-4
3. M´etodo  de la Balanza de  Jolly        1-8

1. Determinacio´n  de la viscosidad de un  fluido        1-12

1. M´etodo del Viscos´ımetro de Ostwald        1-13
2. M´etodo del Viscos´ımetro de Ca´ıda        1-17

1. Determinacio´n de la tensio´n superficial de un fluido        1-22

1. M´etodo  de la Balanza de  Jolly        1-23
2. M´etodo del Estalagn´ometro de Traube        1-27

1. Flujos  laminar  y turbulento        2-1

1. Visualizaci´on  del flujo potencial        2-2

1. Objetivo        2-2
2. Fundamento        2-2
3. Materiales        2-4
4. Procedimiento        2-5
5. Resultados        2-5

1. Experiencia de Reynolds        2-6

1. Objetivo        2-6
2. Fundamento        2-6
3. Materiales        2-7
4. Procedimiento        2-8

1. Singularidades        3-1

1. Determinacio´n del coeficiente de descarga Cd de un orificio libre 3-1 3.1.1.   Objetivo        3-1

1. Fundamento        3-1

5

1. An´alisis de Errores        3-3
2. Materiales        3-4
3. Procedimiento        3-4
4. Resultados        3-5

1. Flujo en tuber´ıas        4-1

1. Determinacio´n del coeficiente de fricci´on f de Darcy        4-2

1. Objetivo        4-2
2. Fundamento        4-3
3. Materiales        4-3
4. Procedimiento        4-3
5. Resultados        4-4

1. P´erdidas localizadas de energ´ıa en tuber´ıas        4-4

1. Objetivo        4-4
2. Fundamento        4-5
3. Materiales        4-6
4. Procedimiento        4-7
5. Resultados        4-9

1. Turbomaquinaria        5-1

1. Determinacio´n de la curva H-Q de una bomba        5-1

1. Objetivo        5-1
2. Fundamento        5-1
3. Materiales        5-3
4. Procedimiento        5-4
5. Resultados        5-5

II        Hidrolog´ıa        5-7

1. Infiltraci´on        6-1

1. Descripci´on del proceso de infiltraci´on        6-2
2. El modelo de Horton        6-3
3. Determinacio´n experimental de la capacidad de infiltraci´on        . 6-4

1. M´etodo del infiltr´ometro de doble anillo        6-4

1. Aforometr´ıa        7-1

1. M´etodo del molinete hidrom´etrico        7-2

1. Objetivo        7-2
2. Fundamento        7-2
3. Descripci´on del equipo        7-3

1. M´etodo de la onda salina        7-6

1. Objetivo        7-6
2. Fundamento        7-6

´INDICE   GENERAL        7

1. An´alisis  de Errores        7-7
2. Materiales        7-8
3. Procedimiento        7-8
4. Resultados        7-9

1. Hidr´aulica de Canales        7-11

1. Flujo uniforme        8-1

1. Determinacio´n  del n de Manning en flujo  uniforme        8-2

1. Flujo r´apidamente variado        9-1

1. Determinacio´n del coeficiente de descarga de vertederos . . . 9-2 9.2.  Resalto hidr´aulico        9-5

1. Objetivo        9-5
2. Fundamento        9-6
3. Materiales        9-7
4. Procedimiento        9-7
5. Resultados        9-8

1. Disipadores de energ´ıa        9-9

1. Objetivo        9-9
2. Fundamento        9-9
3. Descripci´on de los disipadores        9-10
4. Materiales        9-11
5. Procedimiento        9-11
6. Resultados        9-14

1. Flujo impermanente        10-1

1. Traslacio´n  de una onda gravitatoria        10-1

1. Anexos        10-5

1. Teor´ıa de Errores        11-1

1. Reglas  para expresar una medida y su  error        11-1
2. Medidas directas        11-2
3. Error absoluto y error relativo        11-5

1. El m´etodo de m´ınimos cuadrados        12-1

1. Ajuste de curvas        12-1
2. Regresi´on lineal        12-2
3. Regresi´on polinomial        12-3
4. Formas incompletas        12-3

1. Uso del calibre o  vernier        13-1

1. Objeto        13-1
2. Construcci´on        13-1
3. Aproximaci´on        13-2
4. Lecturas en el calibre        13-3

1. Canal experimental        14-1

1. Introduccio´n        14-1
2. Funcionamiento        14-2
3. Medici´on del caudal        14-2
4. Accesorios        14-3
5. Recomendaciones  generales        14-4

1. Sistema de tuber´ıas        15-1

1. Introduccio´n        15-1
2. Funcionamiento        15-2
3. Medici´on del caudal        15-3

1. Fundamento        15-3

15.3.2. Uso        15-5

1. Medici´on de las p´erdidas de carga        15-6
2. Recomendaciones  generales        15-7

Parte I

Mec´anica de Fluidos

9

Cap´ıtulo 1

Propiedades de los  Fluidos

Se lista una serie de experimentos que nos permiten determinar las pro- piedades ma´s relevantes de un fluido, como la densidad, la viscosidad y la tensio´n  superficial.

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