Ingeniera Civil8

APLICACIN DE LA FUENTE DE HERN COMO ENERGA LVAREZ QUINTO Jos; AGUILAR ZAMBRANO Roger; CAHUANA HUAMAN Daniel; CHAHUAYO MANCHA Bladimir; CAPANI LLANCO Jorge.

Grupo de Investigadores de la Universidad Nacional de Huancavelica, Facultad de Ciencias de Ingeniera, Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil -HVCA, (Elaborado y publicado 10 de junio 2013)

ABSTRACTThis device serves to demonstrate hydrodynamics. First they filled the upper and lower reservoirs halfway with water. Then water was poured on the top rack until the tube from the tray to the lower reservoir was filled.The source begins to operate, with a jet that emerges from the tube that goes from the bottom to the tray. This lasts until the water tank drops to the lower superior. At first glance looks like a perpetual motion, but it is not.The operation depends upon the fact that the water weight of the tray and the tube from the lower pipe plate to compress the air in the lower reservoir. The pipe connecting the two reservoirs maintained at a pressure nearly equal, so that the extra pressure of the water in the upper reservoir forces the water up to the tray, causing the effect of the source.Keywords: hydrodynamic, pressure.

RESUMENEste aparato sirve para hacer una demostracin de hidrodinmica. Primero se llenaban los depsitos superior einferior hasta la mitad, con agua. Acontinuacin se verta agua en la bandeja superior hasta que el tubo que va desde la bandeja hasta el depsito inferior se llenaba.La fuente comienza afuncionar, con un chorro que surge del tubo que va del fondo hasta la bandeja. Esto dura hasta que el agua del depsito superior cae hasta el inferior. Aprimera vista parece un mvil perpetuo, pero no loes.La operacin depende del hecho de que el peso del agua de la bandeja ydel tubo que va de la bandeja al tubo inferior comprime el aire del depsito inferior. El tubo que conecta ambos depsitos los mantiene auna presin casi igual, de modo que la presin extra del agua en el depsito superior fuerza al agua asubir hasta la bandeja, generando el efecto de la fuente.Palabras claves: hidrodinmica, Presin

CAPTULO I: PROBLEMA1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMACmo generamos energa a travs de los principios de la hidrodinmica? Se puede crear un aparato que produzca energa inagotable? Cmo explicar la circulacin de lquidos aislados?1.2. FORMULACIN DEL PROBLEMA1.2.1. PROBLEMA GENERALCmo generamos energa a travs de los principios de la hidrodinmica?1.2.2. PROBLEMA ESPECFICO Explicar el comportamiento para un lquido aislado. El aire es capaz de de elevar al agua? 1.3. OBJETIVOS1.3.1. OBJETIVO GENERAL Analizar el movimiento de la fuente de Hern, sus caractersticas y aplicaciones en este estudio investigativo. El objetivo de estosexperimentos de fsicaes que el alumno comprenda los principios de pascaly Arqumedes de manera sencilla.1.3.2. OBJETIVO ESPECIFICO Definir los conceptos bsicos presin, densidad, gravedad y su relacin con el fenmeno explicito. Describir el movimiento de la fuente de Hern con los conceptos bsicos.Estudiar la aplicacin de los conceptos de la ley de Bernouilli y acontecimientos de la vida cotidiana.1.4. JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA Fsica Describir el comportamiento de un fluidomovindose a lo largo de unalnea de corriente. EconmicaEste principio se ha utilizado en diversas aplicaciones, particularmente en la elaboracin los tanques de agua, sistemas hidrulicos, bomba de ariete, etc. EcolgicaSe puede aplicar a promover el uso de mvil de Hern y otros tipos de generadores de bombeo que no den un impacto negativo. CAPTULO II: METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN2. 2.1. TIPO DE INVESTIGACINDescriptiva2.2. NIVEL DE INVESTIGACINFase o nivel de anlisis2.3. MTODO DE INVESTIGACINMtodo descriptivo

CAPTULO III: MARCO TERICO3. 3.1. BASES TERICASHern de Alejandra, segn varios escritos, present muchos modelos de fuentes utilizando flotadores, palancas y poleas para mover estatuas y aire comprimido para producir un sonido silbante.Escribi la neumtica, un tratado que inclua descripciones de sifones, vlvulas, bombas y una rudimentaria mquina de vapor. Uno de estos ingenios era una fuente que funcionaba a presin sin ninguna fuente energtica suplementaria, a esta fuente se le llamara laFuente de Hern.

3.2. ANTECEDENTESMovimientoAunque pueda parecerlo en una primera impresin, sta no es una mquina de movimiento perpetuo. Si la tobera por la que brota el agua es estrecha, puede que el mecanismo est en funcionamiento durante varios minutos, pero al final acabar detenindose. Puede que el agua que sale del tubo ascienda por encima del nivel de cualquiera de los tres recipientes, pero el flujo neto de agua es descendente.Puede parecer menos paradjico si es considerado como un sifn, pero sin el doblado que presenta el tubo en la parte superior. En su lugar, la presin de aire entre los dos recipientes inferiores proporciona la presin positiva necesaria para elevar el agua sobre el arco. A esto se le conoce tambin como Sifn de Hern.Sifn.La energa potencial gravitatoria del agua que cae desde la pileta al recipiente inferior, es transferida mediante la presin neumtica (slo se mueve aire hacia arriba en esta etapa) y de esta forma se empuja el agua. Elprincipio de BernoulliTambin denominadoecuacin de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluidomovindose a lo largo de unalnea de corriente. Fue expuesto porDaniel Bernoullien su obraHidrodinmica(1738) y expresa que en un fluido ideal (sinviscosidadnirozamiento) en rgimen de circulacin por un conducto cerrado, laenergaque posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energa de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:Cintica: es la energa debida a la velocidad que posea el fluido.Potencial gravitacional: es la energa debido a la altitud que un fluido posea.Energa de flujo: es la energa que un fluido contiene debido a la presin que posee. La siguiente ecuacin conocida como "Ecuacin de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos ten el recipiente superior por encima de la pileta.La altura que alcanza el chorro que brota de la fuente (tomada desde la superficie del agua de la pileta abierta) puede ascender tan alto como la diferencia de alturas en los niveles de agua de ambos recipientes hermticos. Para maximizar el efecto, debe colocarse el recipiente superior todo lo que se pueda por encima del recipiente inferior, independientemente de donde est la pileta abierta.Tan pronto como el nivel de agua descienda por debajo del tubo, la fuente se detendr. Para conseguir que la fuente funcione de nuevo, habra que vaciar de agua el recipiente inferior (el que suministra el aire), y rellenar de agua el superior y la pileta.La fuerza de gravedad es la fuerza de atraccin que experimentan entre s los objetos con masa (Figura 1a). La Ley de la Gravitacin Universal de Newton establece que la fuerza de atraccin entre dos cuerpos es tanto mayor cuanto mayor sean sus masas (Figura 1b), y tanto menor cuanto mayor sea la distancia que los separa (Figura 1c). Los fluidos, como el aire y el agua, ejercen sobre cualquier punto una presin que es proporcional al peso del fluido sobre el punto. Esta presin es conocida como la presin hidrosttica, y es debida a la fuerza de gravedad (es decir, a la fuerza de atraccin entre la masa de la Tierra y la masa del fluido).

La presin hidrosttica que ejerce un fluido sobre un punto cualquiera depende de la densidad del fluido (la cantidad de masa contenida por el fluido en un determinado volumen) y de la altura que hay desde dicho punto hasta la superficie del fluido. A mayor densidad del fluido, mayor ser la presin hidrosttica (Figura 2b). Si la altura aumenta, la presin tambin aumentara (Figura 2c).La presin hidrosttica no depende de la forma del recipiente ni de la cantidad de fluido contenido en l (Figura 2c). En la fuente de Hern coexisten dos fluidos diferentes: el agua y el aire. Las desiguales presiones que estos fluidos ejercen dentro de la mquina es lo que produce el chorro vertical de agua.

Cuando se vierte agua en el recipiente A (Figura 3), el peso del agua vertida presiona el aire encerrado en el envase B. El aumento de presin en el envase B es inmediatamente comunicado al envase C por el aire contenido en el tubo que conecta a ambos envases. El incremento de presin comunicado al envase C empuja al agua contenida en ste, forzndola a subir por el tubo conectado al recipiente A. Una vez que el agua comienza a subir, la columna de agua ascendente aade una presin que se opone a la accin de la presin del agua que se vierte. Sin embargo, debido a que la altura h2 es menor que la altura h1, esta presin hidrosttica adicional en ningn momento llega a ser superior que la presin hidrosttica de la columna de agua entre los envases A y B. Esto garantiza que el agua contine subiendo hasta brotar.

FUENTE DE HERNAunque pueda parecerlo en una primera impresin, sta no es una mquina demovimiento perpetuo.Si la tobera por la que brota el agua es estrecha, puede que el mecanismo est en funcionamiento durante varios minutos, pero al final acabar detenindose. Puede que el agua que sale del tubo ascienda por encima del nivel de cualquiera de los tres recipientes, pero el flujo neto de agua es descendente.Puede parecer menos paradjico si es considerado como unsifn, pero sin el doblado que presenta el tubo en la parte superior. En su lugar, la presin de aire entre los dos recipientes inferiores proporciona la presin positiva necesaria para elevar el agua sobre el arco. A esto se le conoce tambin como Sifn de Hern.La circulacin del agua no es ms que un simulacro. En el manguito de la derecha no fluye agua alguna; slo hayaireque transmite la sobrepresin1 = o+ gh1Desde el frasco inferior al superior (p opresin atmosfrica, densidad del agua,gaceleracin debida a la gravedad,h1altura de la columna de agua de la izquierda). Esta sobrepresinp 1en el frasco superior empuja el agua, que sale (en el caso de una corriente sin resistencia) a una velocidad

Laenerga potencial gravitatoriadel agua que cae desde la pileta al recipiente inferior, es transferida mediante la presin neumtica (slo se mueve aire hacia arriba en esta etapa) y de esta forma se empuja el agua en el recipiente superior por encima de la pileta.La altura que alcanza el chorro que brota de la fuente (tomada desde la superficie del agua de la pileta abierta) puede ascender tan alto como la diferencia de alturas en los niveles de agua de ambos recipientes hermticos. Para maximizar el efecto, debe colocarse el recipiente superior todo lo que se pueda por encima del recipiente inferior, independientemente de donde est la pileta abierta.Tan pronto como el nivel de agua descienda por debajo del tubo, la fuente se detendr. Para conseguir que la fuente funcione de nuevo, habra que vaciar de agua el recipiente inferior (el que suministra el aire), y rellenar de agua el superior y la pileta.

CAPTULO IV: DESCRIPCIN Y RESULTADOS4. 4.1. RECURSOS MATERIALES Botellas de Plstico Manguera Agua Silicona Cinta Adhesiva Cter Tubo de Soporte Corcho

PROCEDIMIENTOLa fuente de Hern est construida de la siguiente manera:Se parte una botella abierta al aire libre. Se hace pasar por una manguera desde la parte inferior de la botella a un recipiente hermtico situado bajo esta a una distancia considerable, que ser el que aporte el aire necesario para el funcionamiento de la fuente.Desde la parte superior del recipiente del aire parte un nuevo tubo hacia otro recipiente hermtico que contendr agua y ser el encargado de bombearla a la botella.Desde el fondo de este recipiente sale un tubo que alcanza un nivel ligeramente superior al del agua en la pileta y constituir la salida de agua en la fuente. Se llena la botella con agua.El agua de la botella fluye en direccin al recipiente que contiene el aire en la parte inferior, debido a la gravedad. A medida que el agua llene el recipiente, desplazar el aire contenido en l.El aire fluye asimismo hacia el recipiente del agua, la cual es desplazada, provocando que se bombee el lquido por encima de la pileta.El flujo se detendr cuando el nivel de agua en el recipiente superior descienda por debajo del tubo con los dos tubos4.2. CONCLUSIONESComo conclusin de este experimento decimos que el aire es capaz de de elevar al agua siempre y cuando est en un recinto cerrado hermticamente.

|Aplicacin de la Fuente de Hern como Energa