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Hidrostática |
Presión
Presión es la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.
Si sobre una superficie actúa verticalmente una fuerza repartida sobre la superficie, el cociente de fuerza (F) y de la superficie (A) se denomina presión (p).
En el Sistema Internacional la unidad derivada de la presión es el pascal.
En la practica normalmente se trabaja con la unidad bar
Para comprender un poco mejor la relación entre la fuerza, la presión y sus unidades veamos este ejemplo.
¿Que presión, en Pascales y en Kg/cm2 ejercerá una masa
de 1.280 Kg apoyada sobre un cilindro hidráulico con un embolo
de una sección de 250 cm2 (figura 1)?
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La presión en Kg /cm2 será
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| La presión en Pascales será
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Hidrostática
La hidrostática es la parte de la hidráulica que estudia las leyes que rigen a los líquidos en reposo.
Teorema fundamental de la hidrostatica.- La presión hidrostática en el seno de un líquido en reposo es igual al producto que resulta de multiplicar el peso específico "r"por la profundidad (h).
p = r · h
Como se sabe, los líquidos no son compresibles (en términos prácticos), al contrario de lo que ocurre con los gases. Carecen de forma propia y adoptan la que tiene el recipiente donde se introducen.
El fundamento de la hidrostática es la Ley de Pascal:
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"El efecto de una fuerza sobre un líquido en reposo se reparte en todas direcciones dentro del líquido. Así, la fuerza F aplicada al émbolo A, origina una presión que se transmite en todas direcciones y cuyo valor es idéntico en cualquier punto. La presión siempre actúa en forma vertical sobre las superficies que limitan el recipiente." |
Además, la presión se reparte uniformemente hacia todos lados. Si se desprecia la presión de gravedad la presión es igual en cualquier lugar (figura 1).
Dadas las presiones con las cuales se trabaja en instalaciones hidráulicas modernas, la presión de gravedad puede despreciarse.
Para poder trabajar con la presión hidrostática veamos un ejemplo (figura 2).
Figura 2
Si se tienen dos cilindros de distinta sección unidos entre sí y se aplica una fuerza F1 al embolo del menor de ellos, se tiene que la presión en cada uno de aquellos es:
Como las presiones p1 y p2 deben ser iguales, resulta:
Si a través de la fuerza F1, y de la superficie A1, fuese posible alcanzar la presión necesaria para superar la carga F2 (a través de superficie A2), entonces la carga F2 podrá ser elevada. (Las pérdidas por rozamiento se podrán despreciar.)
La ecuación resultante es el fundamento de la prensa hidráulica y permite aumentar la fuerza aplicada incrementando la sección del cilindro en la que se ejerce la resistencia. Es decir, el aumento de la fuerza es proporcional al incremento de la sección. Esto nos permite obtener un esfuerzo importante partiendo de un esfuerzo débil.
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Hidrodinámica
Ley de flujo
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A través de un tubo con distintas secciones transversales A1, A2 y A3 fluyen en igual tiempo volúmenes iguales. Esto significa que la velocidad de flujo del fluido debe aumentar en el punto de angostamiento. |
| 1. El caudal Q que fluye por el tubo es el volumen de líquido que circula por él en la unidad de tiempo:
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2. Como el volumen es igual al área de cada sección "A" multiplicada por la longitud " l " sustituyendo " V " por su valor, se tiene:
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| 3. Y como " l / t " es la velocidad del liquido, resulta finalmente:
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4. Como los caudales deben de ser iguales en cada sección, las velocidades deben variar proporcionalmente a ellas:
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© Roberto de Diego
