Parte 1 Fluidos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AGRÍCOLA
MECÁNICA DE FLUIDOS
Experimental determination of the static pressure in a pipe system with

accessories of soft and abrupt changes
PRESENTADO POR:
Andrés Fabián Castillo Poveda

Sandro Luis Castañeda Villegas
Yamid Esneider Barrera Segura
Juan Diego González Suárez
Sara Valentina Noel Chartano
DOCENTE
Néstor Alonso Mancipe
Bogotá, Abril de 2018

PARTE 1
Experimental determination of the static pressure in a
pipe system with accessories of soft and abrupt changes
Determinación experimental de la presión estática en un sistema de tuberías con
accesorios de cambios suaves y bruscos.
Resumen
Por medio del presente ensayo de laboratorio se determinó la presión asociada a una
instalación de tuberías de cambios suaves y cambios bruscos en los cuales existen
medidores de presión en las secciones transversales antes y después de los accesorios
para conocer el gradiente hidráulico y pérdidas locales a partir de los fundamentos teóricos
vistos. A partir de la variación de presión del fluido en reposo, se estableció la presión en
determinados puntos de estudio, en los cuales se buscó comprobar y evaluar el principio
de Pascal desarrollado en la teoría.
Palabras clave: Presión, Pascal, gradiente hidráulico, manómetro.
Introducción
La mecánica de fluidos es el área de la física que estudia el comportamiento del fluido
en movimiento (Hidrodinámica o Aerodinámica) según el tipo de sustancia y en los
casos en cuando la aceleración de cada partícula en el fluido es igual a cero, es decir
que no existe algún movimiento se conoce como (Hidrostática o Aerostática) y es el
caso analizado en el siguiente informe. (Domingo, 2011)
La mecánica de fluidos estudia los efectos que los fluidos producen sobre los recipientes
que los contienen o superficies que están en contacto con ellos. Se debe tener en
cuenta que los estados en los cuales una sustancia presenta mayor deformación por
esfuerzos son los gases y los líquidos, por lo cual la mecánica de fluidos se enfatiza en
dichos estados para aportar al desarrollo y diferentes aplicaciones de la ingeniería
como, piscinas, canales, presas, obras de alcantarillado, agua potable, entre otras.
(Guzmán, 2011)
En este sentido, la mecánica de fluidos desempeña un papel fundamental en la

formación de ingenieros, de allí la importancia de su estudio para tratar con precisión
los problemas de movimiento de fluidos a través de tuberías, canales, bombas y otros
tipos de dispositivos, y así garantizar la efectividad y eficiencia de los procesos que se
llevan a cabo cotidianamente. (UCLM, 2007)
Según lo anterior, el presente informe busca precisamente, estudiar por medio de
fundamentos teóricos, un dispositivo experimental que evidencie las relaciones y
procesos que se llevan a cabo en él, analizando el comportamiento de los fluidos a lo
largo de sus accesorios.
Objetivo General
o Determinar experimentalmente presiones estáticas en un sistema de tuberías en
serie con cambios bruscos y suaves con medidores de presión ubicados antes
y después de los accesorios que están conectados entre tranques.
Objetivos Específicos
o Comprobar el principio de Pascal.
o Comprobar la variación de presión con respecto a la elevación. (P=γ*h) en cada
una de las tuberías con cambios bruscos y suaves.
o Hacer uso de un dispositivo de medición de presión (Manómetro).
Metodología
Para el desarrollo del ensayo se empleó la instalación de tuberías con cambios suaves
y bruscos la cual se encuentra ubicada en el laboratorio de hidráulica de la Universidad
Nacional de Colombia sede Bogotá. Allí se obtuvieron los valores de presión para cada
sección de estudio, por medio de la apertura y cierre de determinadas válvulas.
El montaje experimental presentado en los anexos 1 y 2, según el caso, consiste en un

sistema de tuberías ensayado con 20 válvulas (para la presente práctica se tuvieron en
cuenta 16 puntos de ellos), que con ayuda de un piezómetro determinan la presión en cada
punto estudiado en cm de mercurio. A partir del ensayo anteriormente descrito, se obtuvo
la presión para cada punto tanto para la tubería de cambios bruscos, como para la tubería
de cambio suaves, así mismo se realizó la medición de altura de cada piezómetro tomando
como nivel de referencia el piezómetro de mercurio. Los resultados descritos se presentan
en la Tabla 1.
Resultados
Tubería cambios suaves Tubería Cambios Bruscos
Piezómetro No Cm de Hg Altura (m) Piezómetro No Cm de Hg Altura (m)
2 65.8 1.83 25 65.8 1.83
3 65.8 1.83 27 65.8 1.83
5 65.8 1.83 29 65.8 1.83
9 65.8 1.83 33 65.8 1.83
12 65.8 1.74 35 65.8 1.78
13 65.8 0.93 37 65.8 0.964
19 65.8 0 43 65.8 0
SA 65.8 -45.6 SB 65.8 -0.42
Tabla 1. Registro de Presiones para cada piezómetro
Análisis de Resultados
Con base a los resultados en el laboratorio se procedió a calcular la presión de cada punto
en especifico teniendo en cuenta la altura y la medición previamente mencionada a partir
de la ecuación 1, despejando para 𝑃𝑥 y teniendo en cuenta la altura correspondiente para
cada piezómetro.
𝐿𝑒𝑐 𝐻𝑔 ∗ 𝛾𝐻𝑔 = 𝑃𝑥 + 𝑍𝑛 ∗ 𝛾𝐻2 𝑂 (1)
Donde:
Lec Hg: lectura en centímetros de mercurio obtenida en laboratorio

𝛾𝐻𝑔 : Peso específico del mercurio.
𝑃𝑥: Presión en el punto deseado.
𝑍𝑛 : Altura del piezómetro
𝛾𝐻2𝑂 : Peso específico del agua
Por ejemplo, la presión en el punto dos de calculo de la siguiente manera:
𝐿𝑒𝑐 𝐻𝑔 ∗ 𝛾𝐻𝑔 = 𝑃2 + 𝑍𝑛 ∗ 𝛾𝐻2 𝑂

𝐾𝑁 𝐾𝑁
0.658 𝑚𝐻𝑔 ∗ 13.6 ∗ 9.8 3 = 𝑃2 + (1.83𝑚 ∗ 9.8 3 )
𝑚 𝑚
𝐾𝑁 𝐾𝑁
𝑃2 = (0.658 𝑚𝐻𝑔 ∗ 13.6 ∗ 9.8 3 ) − (1.83𝑚 ∗ 9.8 3 )
𝑚 𝑚
𝐾𝑁
𝑃2 = 69.87 2
𝑚
A partir de lo anterior se realizó el procedimiento análogo para los demás puntos.

El resultado de las presiones obtenidas para cada punto se observa en la tabla 2.
Tubería de cambios suaves Tubería Cambios bruscos

Piezómetro No Presión(Kpa) Piezómetro No Presión (Kpa)
2 69.81 25 69.76
3 69.81 27 69.76
5 69.81 29 69.76
9 69.81 33 69.76
12 70.65 35 70.25
13 78.58 37 78.25
19 87.69 43 87.70
SA 92.17 SB 91.81
Tabla 2. Presión para cada punto en kilo páscales
Analizando los resultados obtenidos y teniendo en cuenta que se está trabajando con un
fluido totalmente estático es posible evidenciar que las presiones obtenidas en el
manómetro de mercurio adquirieron el mismo valor independientemente la ubicación del
punto o piezómetro que se estuviera analizando para ambos tipos de tubería, esto se puede
explicar y comprobar gracias al principio de pascal que enuncia que “un cambio de presión
aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se transmite sin alteración a través
de todo el fluido. Es igual en todas las direcciones y actúa mediante fuerzas perpendiculares
en las paredes que lo contienen.” (IFA, 2009)
Adicionalmente fue posible comprobar la variación de presión con respecto a la elevación

resolviendo la ecuación 1, en donde para cada punto estudiando se calculó la presión
correspondiente como se observa en la tabla 2. En este orden de ideas se evidencia que a
mayor elevación medida desde el nivel de referencia la presión va a adquirir valores de
menor magnitud. Complementariamente puntos que se encuentren en el mismo plano
horizontal van a estar sometidos a un valor de presión equivalente como se aprecia en los
puntos 2,3,5 y 9 de la tubería de cambios suaves. Finalmente es importante mencionar que
al analizar un sistema completamente estático los cambios bruscos en la tubería y los
accesorios de la tubería con cambios suaves no tienen ninguna incidencia en los resultados
del laboratorio.
Conclusiones
 Se logró la determinación experimental de las presiones estáticas en un sistema

de tuberías en serie con cambios bruscos y suaves con medidores de presión
ubicados antes y después de los accesorios que están conectados entre
tranques, comprobando la variación de presión respecto a la elevación en cada
punto estudiado.
 Fue posible comprobar el principio de pascal al obtener el mismo resultado de

presión en cmHg para los diferentes puntos analizados de la tubería, tanto para el
sistema de cambios bruscos como para el de cambios suaves. Así mismo, teniendo
en cuenta la altura de cada punto y el fluido que se estaba trabajando, se logró
calcular la presión en específico de cada punto, en donde la elevación toma un papel
determinante y es la causa de las variaciones representadas en la tabla 2.
 Se evidenció la importancia de los ensayos experimentales al hacer uso de un

dispositivo de medición de presión (Manómetro), comprobando los fundamentos
teóricos adquiridos en la asignatura.
Bibliografía
Domingo, A. (2011). Apuntes Mecánica de Fluidos. Obtenido de http://oa.upm.es/6531/1/amd-
apuntes-fluidos.pdf
Guzmán, H. M. (2011). CAPÍTULO 4. Mecánica de fluidos . Obtenido de

http://oa.upm.es/6934/1/amd-apuntes-fluidos.pdf
IFA. (2009). Fluidos. Presión. Principio de Pascal. Obtenido de Instituto de Física y Astronomía:
https://www.ifa.uv.cl/~jura/Fisica_I/semana_XIII_1.pdf
UCLM. (2007). Hidráulica. Obtenido de Universidad de Castilla-La Mancha:

https://previa.uclm.es/area/ing_rural/Hidraulica/Temas/Tema1.PDF
Anexos
Anexo 1. Instalación cambios suaves
Anexo 2. Instalación cambios bruscos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

Experimental determination of the static pressure in a pipe system with

Andrés Fabián Castillo Poveda

Bogotá, Abril de 2018

Palabras clave: Presión, Pascal, gradiente hidráulico, manómetro.

En este sentido, la mecánica de fluidos desempeña un papel fundamental en la

El montaje experimental presentado en los anexos 1 y 2, según el caso, consiste en un

Lec Hg: lectura en centímetros de mercurio obtenida en laboratorio

Por ejemplo, la presión en el punto dos de calculo de la siguiente manera:

𝐿𝑒𝑐 𝐻𝑔 ∗ 𝛾𝐻𝑔 = 𝑃2 + 𝑍𝑛 ∗ 𝛾𝐻2 𝑂

A partir de lo anterior se realizó el procedimiento análogo para los demás puntos.

Tubería de cambios suaves Tubería Cambios bruscos

Adicionalmente fue posible comprobar la variación de presión con respecto a la elevación

 Se logró la determinación experimental de las presiones estáticas en un sistema

 Fue posible comprobar el principio de pascal al obtener el mismo resultado de

 Se evidenció la importancia de los ensayos experimentales al hacer uso de un

Guzmán, H. M. (2011). CAPÍTULO 4. Mecánica de fluidos . Obtenido de

UCLM. (2007). Hidráulica. Obtenido de Universidad de Castilla-La Mancha:

Anexo 1. Instalación cambios suaves

Anexo 2. Instalación cambios bruscos

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