1. No category

ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS
Prof. Jesús Torres Hoyer
Contenido de la Presentación
Definiciones básicas.
Ecuación fundamental de la estática de fluidos.
Equilibrio de un fluido sometido a la acción de la
gravedad.
Medición de presión.
Fuerzas sobre superficies.
Hidrostática o Estática de los Fluidos
Hidrostática: es el estudio del comportamiento de
los fluidos, cuando no existe desplazamiento
relativo de sus partículas (Reposo).
No existen esfuerzos tangenciales y por lo tanto su
campo de esfuerzo es exclusivamente normal.
Como vemos el concepto fundamental en la
hidrostática es la presión.
Presión
Presión
F
P=
A
Este concepto es muy general y puede emplearse
siempre que exista una fuerza actuando sobre una
superficie. Es especialmente útil cuando es un
cuerpo deformable. Los fluidos no tienen forma
propia y es uno de los casos donde es más
adecuado utilizar el concepto de presión que de
fuerza.
Propiedades de la Presión Hidrostática
Propiedades de la presión de un fluido
La presión de un fluido en reposo es igual en todas las
direcciones (Principio de Pascal).
La presión en todos los puntos situados en un plano
horizontal es siempre la misma.
La estática de un fluido ideal o real no se diferencian,
puesto que no se evidencia la viscosidad.
La fuerza de presión en un fluido es siempre a
compresión.
La superficie libre de un fluido en reposo es siempre
horizontal
Presión Promedio y Presión en un punto
La presión promedio se calcula como:
F
P=
A
La presión en un punto será el límite cuando el área
tiende a cero
P = lim A→0
F
A
Principio de Pascal
La presión hidrostática en cualquier punto en el
interior de un líquido es igual en cualquier
dirección.
z
PX1
F
dz
Py
dy
dx
PX2
x
Pz
y
Ecuación
Fundamental
Hidrostática
de
Demostración
z
Pz +
∂P
dz
∂z
Px +
dz
dx
Px
x
Py +
dy
dw
Py
Pz
∂P
dx
∂x
y
∂P
dy
∂y
la
Medición de la Presión
P3
P. Diferencial
P1
P1rel
(+) P. Manométrica
P1abs
P2rel
P2
P2abs
(-) P. Vacío
Patm
P. Barométrica
Vacío
Absoluto
Las presiones pueden ser relativas o absolutas.
Presión Absoluta: medida de presión respecto al
cero absoluto (vacío o ausencia total de materia)
Medición de la Presión
Presión relativa: es la medida de presión referida a
otra presión tomada como referencia. Normalmente se
refieren a la presión atmosférica.
Presión manométrica: referida a la presión atmosférica.
Presión de vacío: referida a la presión atmosférica, pero
valores inferiores a ésta.
Presión diferencial: diferencia entre dos presiones
cualesquiera.
Presión atmosférica: esfuerzo ejercido por la atmósfera en
la tierra.
Presión barométrica: es la medida de la presión
atmosférica, varía ligeramente con las condiciones
climáticas.
Instrumentos de medida de presión
En la mayoría de los casos la presión se determina
haciendo uso de la variación de presiones con la
elevación de columnas líquidas mediante
instrumentos llamados manómetros o barómetros.
Instrumentos de medida de presión
Manómetros y piezómetros:
Los manómetros son dispositivos que sirven para medir
la diferencia de presión utilizando columnas de
líquidos.
El manómetro más elemental es el piezómetro que mide
presiones cuando éstas son mayores a la presión
atmosférica.
En general existen muchos manómetros que permiten
determinar diferencias de presión positivas o negativas
siendo uno de estos el manómetro en U.
Instrumentos de medida de presión
Para determina la presión en el
punto A, se utiliza la ley
fundamental de la hidrostática,
esto es, los puntos M y N están a
la misma presión entonces
Instrumentos de medida de presión
Para resolver problemas que involucran manómetros se
sigue el procedimiento.:
Partir de un menisco cualquiera y registre la presión en sus
respectivas unidades y seguir la continuidad del tubo.
Sumar algebraicamente a esta presión el cambio de presión
que a parece en las mismas unidades desde un menisco a
otro (más sí el próximo está más abajo y menos sí este más
alto).
Continuar así hasta que se alcance el otro extremo del
manómetro e igualar la expresión a la presión en aquel
punto.
Instrumentos de medida de presión
El piezómetro resulta impráctico cuando las
presiones son muy elevadas, ya que el tubo tendría
que ser muy largo.
Para presiones manométricas positivas o negativas
se emplea un segundo fluido de mayor densidad
relativa.
Un manómetro diferencial (cerrado a ambos lados)
determina la diferencia de presiones cuando la
presión real en cualquier punto del sistema no se
puede determinar.
Instrumentos de medida de presión
El barómetro es un dispositivo que permite medir la
presión atmosférica local.
Consiste en un tubo de vidrio cerrado por uno de
sus extremos y abierto por el otro, a este tubo se le
llena con mercurio y después tapado el extremo
abierto se invierte en una cubeta de mercurio.
El espacio vacío que se forma en la parte superior
del tubo contiene únicamente vapor de mercurio,
cuya presión a temperaturas ordinarias es muy
pequeña de tal manera que se puede despreciar.
Instrumentos de medida de presión