Instrumentación y Sistemas de Control para Procesos Industriales

Convenio I.E. General Santander – Universidad de Pamplona

Hidroestática

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¿Qué es Hidroestática?

La hidroestática estudia los fluídos en reposo, tales como los gases y líquidos, en los fluidos es conveniente utilizar el termino presión que el de fuerza, se considera que la fuerza está distribuida sobre la superficie y también por que dichas fuerzas no se transmiten en la dirección que se aplican, ya que se transmiten en todas direcciones, por que esta presión se llama hidrostática.

Podemos concluir, que la hidroestática es  la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado  de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.

Reciben  el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la  forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el nombre de fluidez.

Son  fluidos tanto los líquidos como los gases, y su forma puede cambiar fácilmente  por escurrimiento debido a la acción de fuerzas pequeñas.

Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

PRINCIPIO DE PASCAL

“Toda presión aplicada a un fluido confinado se transmite sin reducción a todos los puntos del fluido y a las paredes del depósito que lo contiene”.

Podemos decir que aparentemente los líquidos no son compresibles, si lo son ya que si se aplica una ligera presión a un líquido está se propaga en ondas a la velocidad del sonido.

Con este principio se puede utilizar LA PRENSA HIDRÁULICA; este aparato esta formado de un recipiente lleno de un líquido con dos émbolos que tengan área diferente, de acuerdo al principio de pascal, las dos presiones ejercida deben de ser iguales. Se deduce que si ejerce una fuerza pequeña en el émbolo pequeño, en el grande tendremos una fuerza grande, siendo mayor ésta diferencia a medida que aumenta la diferencia entre tamaño de los émbolos.

PRINCIPIO DE ARQUIMIDES

Cando se quiere sumergir un objeto se siente como el agua lo empuja de regreso con una gran fuerza hacia arriba, esto se denomina fuerza de flotación, esto existe porque la presión del fluido es mas grande a mayor profundidad.

Esto fue descubierto por un gran matemático griego llamado ARQUÍMIDES en el siglo III a.C. en ese tiempo el rey Hierón mandó confeccionar una corona de oro, y le pidió a Arquímides que comprobará sin destruirla si la corona tenía algún otro metal, lo cual llevó a Arquímides ala siguiente principio:

“Todo cuerpo en contacto con un fluido en equilibrio experimenta una fuerza vertical dirigida de abajo hacia arriba e igual al peso del volumen del fluido desplazado”

Por lo anterior todo cuerpo en contacto con un fluido está siempre sometido a la acción de dos fuerzas, en direcciones opuestas su peso hacia abajo y el empuje de fluido hacia arriba.

TENSIÓN SUPERFICIAL

La tensión es el resultado de las fuerzas moleculares, que ejercen una atracción no compensada hacia el interior del líquido sobre las moléculas individuales dela superficie. La tensión superficial es la fuerza por unidad de longitud de cualquier línea recta de la superficie líquida que las capas superficiales situadas en los lados opuestos que la línea ejerce una sobre otra.

CAPILARIDAD

Es la elevación de la superficie de un líquido de la zona de contacto con un sólido, la capilaridad depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial, este fenómeno se produce de forma más marcada en tubos pequeños llamados capilares, para que se pueda ejercer la capilaridad depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y lo mojado de las paredes del tubo.

OSMOSIS

Es el paso de una disolución a través de una membrana que impide el paso del resto de los componentes de dicha disolución, un ejemplo de osmosis clásica, se introduce en un recipiente con agua un tubo vertical con el fondo cerrado con una membrana semipermeable y que contiene una disolución de azúcar. A medida que el agua pasa a través de la membrana hacia el tubo, el nivel de la disolución de azúcar sube visiblemente, generalmente se da en animales y plantas.

BARÓMETRO

En 1644 Evangelista Torricelli realizó un experimento para demostrar la existencia de la presión atmosférica, tomó un tubo de vidrio de un metro, cerrado por un extremo, lo lleno de mercurio y lo invirtió en una cubeta donde tenia también

Mercurio. Observo que en lugar de que saliera todo el mercurio, quedó en el interior del tubo una columna de líquido cuya altura era aproximadamente de 76 cm .

HIDRODINÁMICA

Es la parte de la física que estudia a los fluidos en movimiento.

El GASTO se define como el volumen de fluido que pasa a través de cierta sección transversal en la unidad de tiempo, si el fluido es incompresible y se ignoran los efectos del razonamiento interno, el gasto G permanecerá constante.

PRINCIPIO DE CONTINUIDAD

Establece que la cantidad de liquido que entra por un conducto es la misma cantidad que sale, la densidad de un fluido incompresible no varía durante el flujo.

TEOREMA DE BERNOULLI

El movimiento estacionario de un fluido incompresible esta regulado por el principio de conservación de la energía, la energía total por unidad de volumen de un fluido incompresible con movimiento estacionario es constante.

Si el fluido se somete a un aumento en su elevación entonces la presión en la parte inferior de un tubo es mayor que la presión en la parte superior.

Las aplicaciones del teorema de Bernoulli son:

Teorema de Toricelli ( velocidad de salida del líquido por un orificio)

Teorema de Pitot (velocidad de corriente de cuerpos de agua)

Teorema de Venturi ( velocidad de un líquido encerrado)

TEOREMA DE TORRICELLI

Para determinar la velocidad con la que sale un líquido por un orificio pequeño que se encuentre en la parte inferior de un tanque se aplica la ecuación de bernoulli para dos secciones: la superficie libre del líquido y la otra en el orificio de salida del líquido; en estas condiciones, la presión de los dos puntos es la misma. El área de la superficie libre es más grande que la del orificio de salida, la velocidad del líquido en la superficie libre es despreciable comparándola con la velocidad en el orificio de salida.

TUBO DE VENTURI:

Se utiliza en la práctica para determinar la velocidad y el gasto con que se mueven los líquidos y los gases en los conductos, colocando en ellos un estrechamiento y midiendo la diferencia de presión entre él y la parte ancha.

TUBO DE PITOT

Se usa para medir de forma sencilla la velocidad de la corriente de un cuerpo de agua, se basa en el teorema de Torricelli y en el de Bernoulli.

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Written by pgalvisvera

23 mayo, 2011 a 21:03

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