Hidrostatica
Páginas: 13 (3145 palabras)
Publicado: 14 de febrero de 2013
TEMA II HIDROSTATICA
Es la rama de la Hidráulica que estudia las presiones y fuerzas producidas por el peso de un fluido en reposo.
PRESION DE UN FLUIDO
Presión es la fuerza por unidad de área que obra sobre una superficie real o imaginaria situada dentro de un fluido
[pic]
Sistema absoluto
[pic]
Sistema gravitacional
[pic]
La presión en un punto cualquiera de unfluido actúa con igual intensidad en todas direcciones. La fuerza resultante de la presión de un fluido sobre una superficie, es normal a ésta en todos sus puntos.
Las variaciones de presión, en función de la profundidad del punto estudiado por debajo de la superficie de un líquido, pueden evaluarse considerando las fuerzas que actúan sobre un prisma vertical cuya altura es (h y en el que el áreade la sección transversal es (a. La suma algebraica de todas las fuerzas, ejercidas sobre el prisma, tanto vertical como horizontalmente, o en otra dirección cualquiera, es necesariamente igual a cero, porque en otro caso no habría hidroestabilidad.
Las fuerzas verticales son, simplemente, el peso, o sea, la altura o profundidad multiplicada por el peso específico. Y la fuerza debida a lapresión, ejercida perpendicularmente a la superficie, (P1), es mínima en la parte superior (cero en la superficie del líquido), y (P2), máxima en el fondo o punto más bajo. La suma de estas fuerzas vale:
P2 (a = P1(a+ ((h(a……….(1)
despejando a P2
P2= P1 + ((h…………………(2)
Tomando como positiva la dirección de h hacia abajo y despejando (h
[pic]
[pic]
Si se toma P1 como la presión en lasuperficie libre del líquido, (h se transforma en h, o sea, la distancia vertical de la superficie libre al punto en que la presión es P. Además, cuando la presión en la superficie libre es la atmosférica (Pa), P2 es la presión absoluta en ese punto. De (2) se deduce la expresión siguiente para la presión absoluta, Pab:
Pab = (h+ Pa
Lo más común en problemas de ingeniería hidráulica esconsiderar la presión manométrica, P. La escala de las presiones manométricas se obtiene designando o considerando a la presión atmosférica como nula (Pa= 0) en cuyo caso la presión manométrica o relativa vale P = (h y en consecuencia [pic], donde h recibe el nombre de carga de presión. Esta expresa la profundidad, en metros, de un líquido de peso especifico γ necesaria para producir una presión P.Los valores de la presión absoluta son siempre positivos, mientras que la presión manométrica puede ser positiva o negativa, según sea mayor o menor que la atmosférica. Las presiones manométricas negativas indican que existe un vació parcial
[pic]
Dispositivos para la medición de presiones hidrostáticas
Se han utilizado variosdispositivos para la medición de las presiones producidas por un líquido en reposo con base en p = Pa + γ (Zo - Z), llamados comúnmente manómetros.
Manómetros simples
Los más importantes son el barómetro y el tubo piezométrico. El primero es un dispositivo para medir la presión atmosférica local; consiste en un tubo de vidrio lleno de mercurio, con un extremo cerrado y el otro abierto, sumergidodentro de un recipiente que contiene dicho elemento.
[pic]
Barómetro
La presión atmosférica, ejercida sobre la superficie del mercurio en el recipiente, lo fuerza a elevarse dentro del tubo hasta alcanzar la columna una altura h que se equilibra, la presión atmosférica; se expresa así:
Pa = γHg h
Donde γHg es el peso específico del mercurio (13595 kg/m3 ). A nivel del mar y a latemperatura de 15 °C la presión atmosférica es de 10333 kg/m2; entonces, la correspondiente altura barométrica del mercurio es
[pic]
El tubo piezométrico se utiliza para medir presiones estáticas moderadas de un líquido que fluye dentro de una tubería; consiste en un tubo transparente de diámetro pequeño, conectado al interior de la tubería mediante un niple y con el otro extremo abierto a la...
Es la rama de la Hidráulica que estudia las presiones y fuerzas producidas por el peso de un fluido en reposo.
PRESION DE UN FLUIDO
Presión es la fuerza por unidad de área que obra sobre una superficie real o imaginaria situada dentro de un fluido
[pic]
Sistema absoluto
[pic]
Sistema gravitacional
[pic]
La presión en un punto cualquiera de unfluido actúa con igual intensidad en todas direcciones. La fuerza resultante de la presión de un fluido sobre una superficie, es normal a ésta en todos sus puntos.
Las variaciones de presión, en función de la profundidad del punto estudiado por debajo de la superficie de un líquido, pueden evaluarse considerando las fuerzas que actúan sobre un prisma vertical cuya altura es (h y en el que el áreade la sección transversal es (a. La suma algebraica de todas las fuerzas, ejercidas sobre el prisma, tanto vertical como horizontalmente, o en otra dirección cualquiera, es necesariamente igual a cero, porque en otro caso no habría hidroestabilidad.
Las fuerzas verticales son, simplemente, el peso, o sea, la altura o profundidad multiplicada por el peso específico. Y la fuerza debida a lapresión, ejercida perpendicularmente a la superficie, (P1), es mínima en la parte superior (cero en la superficie del líquido), y (P2), máxima en el fondo o punto más bajo. La suma de estas fuerzas vale:
P2 (a = P1(a+ ((h(a……….(1)
despejando a P2
P2= P1 + ((h…………………(2)
Tomando como positiva la dirección de h hacia abajo y despejando (h
[pic]
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Si se toma P1 como la presión en lasuperficie libre del líquido, (h se transforma en h, o sea, la distancia vertical de la superficie libre al punto en que la presión es P. Además, cuando la presión en la superficie libre es la atmosférica (Pa), P2 es la presión absoluta en ese punto. De (2) se deduce la expresión siguiente para la presión absoluta, Pab:
Pab = (h+ Pa
Lo más común en problemas de ingeniería hidráulica esconsiderar la presión manométrica, P. La escala de las presiones manométricas se obtiene designando o considerando a la presión atmosférica como nula (Pa= 0) en cuyo caso la presión manométrica o relativa vale P = (h y en consecuencia [pic], donde h recibe el nombre de carga de presión. Esta expresa la profundidad, en metros, de un líquido de peso especifico γ necesaria para producir una presión P.Los valores de la presión absoluta son siempre positivos, mientras que la presión manométrica puede ser positiva o negativa, según sea mayor o menor que la atmosférica. Las presiones manométricas negativas indican que existe un vació parcial
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Dispositivos para la medición de presiones hidrostáticas
Se han utilizado variosdispositivos para la medición de las presiones producidas por un líquido en reposo con base en p = Pa + γ (Zo - Z), llamados comúnmente manómetros.
Manómetros simples
Los más importantes son el barómetro y el tubo piezométrico. El primero es un dispositivo para medir la presión atmosférica local; consiste en un tubo de vidrio lleno de mercurio, con un extremo cerrado y el otro abierto, sumergidodentro de un recipiente que contiene dicho elemento.
[pic]
Barómetro
La presión atmosférica, ejercida sobre la superficie del mercurio en el recipiente, lo fuerza a elevarse dentro del tubo hasta alcanzar la columna una altura h que se equilibra, la presión atmosférica; se expresa así:
Pa = γHg h
Donde γHg es el peso específico del mercurio (13595 kg/m3 ). A nivel del mar y a latemperatura de 15 °C la presión atmosférica es de 10333 kg/m2; entonces, la correspondiente altura barométrica del mercurio es
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El tubo piezométrico se utiliza para medir presiones estáticas moderadas de un líquido que fluye dentro de una tubería; consiste en un tubo transparente de diámetro pequeño, conectado al interior de la tubería mediante un niple y con el otro extremo abierto a la...
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