Hidro

II

HIDROSTÁTICA

II.1 Introducción Se llama presión a la aplicación de una fuerza en un área determinada. Esta fuerza puede ser aplicada por un sólido, un líquido o un gas. Supongamos que colocamos una vasija que contiene un fluido cualquiera, sobre una superficie. Este fluido ejercerá una fuerza (F) sobre la superficie (A) que se encuentra en contacto con el, es decir, ejerce una presión(P), la cual provoca que la superficie transmita una fuerza de igual magnitud, de dirección igual pero en dirección contraria (Tercera Ley de Newton). No hay que perder de vista que la fuerza exterior que hace que el líquido ejerza una presión sobre la superficie es la fuerza de gravedad.
W

R=W

R

P

F A

La unidad fundamental de la presión es el Pascal (Pa), aunque también podemosexpresarla en kg/m2, kg/cm2, lb/pulg2, entre otras.

m kg 2 N s Pa  2  m m2
II.2 Presión de un fluido En los fluidos, para entender el fenómeno de presión, debemos tomar en cuenta lo siguiente: a) La presión en un fluido homogéneo, en un plano horizontal, siempre es la misma. b) La presión en un punto cualquiera de un fluido en reposo es igual en cualquier dirección (Principio de Pascal). c) Lapresión que ejerce un fluido sobre una superficie de contacto contigua al fluido siempre será perpendicular a la superficie. d) La superficie libre de un líquido en reposo siempre será horizontal.
1

Derivado de lo anterior, un fluido puede ejercer una presión en cualquier plano. Por ejemplo, un líquido ejerce una presión sobre la superficie vertical y además sobre las paredes verticales delrecipiente que lo contiene; en el caso de los gases, la presión se ejercerá sobre la totalidad de las paredes que lo contienen. II.3 Diferencia de presiones Supongamos dos puntos, el 1 y el 2, escogidos arbitrariamente en el interior de un líquido homogeneo, este líquido tiene una superficie. Si en este líquido formamos un prisma imaginario, y cuyas caras extremas son de una superficie unitaria(a=1 unidad de superficie cualquiera). Sabemos que el peso propio del líquido va actuar sobre la superficie unitaria del prisma, ejerciendo una presión, esto a suceder en ambas caras del prisma. La presión en la superficie 1 será la siguiente:

h1

1

P1 
donde

F1 a1
a1h1  h1  a1

h2

F1  a1h1

 P  1

y,

en la superficie 2 será:

P2 
2
Area unitaria

F2 a2
a2 h2 h2  a2

donde

F2  a2 h2

 P2 

para conocer la diferencia de presiones que existe entre ambos puntos planteamos la siguiente ecuación:

P  P  P2 1

P   h1   h2
Como  es igual para ambos puntos (recordemos que es un líquido homogéneo)

P   h1  h2 

P 

h

Esta última ecuación, es conocida como la ecuación fundamental de la hidrostática.
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II.4Presiones II.4.1 Presión atmosférica Es la presión que ejerce el aire (atmósfera) que rodea la superficie de la tierra. Esta presión esta dada por la altitud y las condiciones meteorológicas (principalmente temperatura). La presión atmosférica a nivel del mar es de 760 mm de Hg, 101.3 kPa, 1.033 kg/cm2, 1 atmósfera (Atm) o 1.01325 bar (1 bar = 1,000 mb –milibares-). La presión atmosférica se mide pormedio de un barómetro. Se dice que hay una presión de vacío cuando tenemos en un espacio una presión menor a la atmosférica. Por ejemplo, si extrajéramos el aire contenido en un depósito hasta que la presión interior sea de 0.703 kg/cm2 y la presión atmosférica (presión exterior del depósito) es de 1.033 kg/cm 2 tendríamos una presión igual a 0.33 kg/cm 2 (1.033 kg/cm2 –0.703 kg/cm2). p

II.4.2Presión manométrica Esta presión la prodúcela altura de un fluido homogéneo. Esta presión está referida a la presión atmosférica. Para determinar esta presión, se utiliza un piezómetro o un manómetro. También es conocida como presión relativa. II.4.3 Presión absoluta La presión absoluta es aquella que se encuentra referida a la presión cero. Para conocer esta presión, basta sumar la presión...