Hidrostática

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Al considerar varios tipos de fluidos en condiciones estáticas, algunos pueden presentar cambios muy pequeños en su densidad a pesar de estar sometidos a grandes presiones. Inevitablemente, estos fluidos se encuentran en estado líquido cuando presentan este comportamiento. En tales circunstancias, el fluido se denomina incompresible y se supone que su densidad es constante para los cálculos. El estudio de fluidos incompresibles en condiciones estáticas se conoce como hidrostática. Cuando la densidad no puede considerarse constante bajo condiciones estáticas como en un gas, el fluido se denomina compresible.

Los fluidos ejercen fuerzas tanto normales como cortantes sobre las superficies que están en contacto con ellos. Sin embargo, únicamente los fluidos con gradientes de velocidad producen esfuerzos cortantes; por tanto, para aquellos que están en reposo existen tan sólo fuerzas normales. Estas fuerzas normales en los fluidos se llaman fuerzas de presión.

La presión se define como una fuerza normal ejercida por un fluido por unidad de área, se habla de presión solo cuando se trata de un gas o un líquido, las unidades de la presión son N/m^2 o Pa.

Presión estática. En cada punto de un fluido estático existe una cierta cantidad de presión. De modo específico, la intensidad de la presión, llamada simplemente presión, se define como sigue:

P = F/A

Donde F es la fuerza normal que actúa sobre el área A. La intensidad de presión es una unidad cantidad escalar, esto es, tiene tan sólo magnitud y actúa de igual modo en todas direcciones.

Presión hidrostática

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Manómetros diferenciales. A menudo es deseable medir la diferencia de presión entre dos puntos en un tubo, y para esta aplicación se conecta un manómetro a los dos puntos entre los cuales se va a medir la diferencia de presión.

Manómetro de tubo Bourdon. Este tipo de manómetro consta de un tubo que tiene una sección transversal elíptica doblado en un arco circular, cuando la presión atmosférica (presión manométrica cero) prevalece en el manómetro, el tubo no se deflexiona; para ello la aguja del manómetro está calibrada para leer la presión cero. Cuando se aplica presión al manómetro el tubo curvado tiende a enderezarse, de este modo se acciona la aguja para leer la correspondiente alta presión. El manómetro de tubo de Bourdon es un tipo de manómetro muy común, el cual es confiable si no se somete a excesivas pulsaciones de presión o a choques externos indebidos.

Presión absoluta, presión manométrica y de vacío. En una región como el espacio exterior que está virtualmente vacío de gases, la presión es esencialmente cero. Tal condición puede lograrse en forma muy aproximada en el laboratorio, donde una bomba de vacío se utiliza para vaciar una botella. La presión en el vacío se denomina cero absoluto, y todas las presiones respecto a esta presión cero se llaman presiones absolutas. De ahí que la presión atmosférica al nivel del mar en un día particular está dada por 101 kN/m^2, que equivale a 760mm de deflexión en un barómetro de merc

urio. La presión manométrica es aquella que se determina en un medidor de presión. Las presiones manométrica y absoluta suelen identificarse después de la unidad.

Siempre que la presión atmosférica se utiliza como referencia (o en otras palabras, cuando se mide la presión manométrica) existe la posibilidad de que la presión medida pueda ser ya sea positiva o negativa. A las presiones manométricas negativas también se les llama presiones de vacío.

Mecánica de Fluidos

Ciencia que trata del comportamiento de los fluidos en reposo o en movimiento, y su interacción con sólidos u otros fluidos.

La mecánica de fluidos es una rama de la mecánica de los medios continuos, y esta a su vez es una rama de la física que estudia el movimiento de los fluidos y las fuerzas que los provocan; los fluidos se dividen en Gases y Líquidos, estos tienen una característica similar y es que son incapaces de resistir esfuerzos cortantes, y esto provoca que no tengan una forma definida.

La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronáutica, la ingeniería química , civil e industrial, la meteorología, las construcciones navales y la oceanografía.

La mecánica de fluidos puede dividirse en dos aspectos importantes que son:

La Estática de Fluidos : Que se ocupa de los fluidos en reposo, es decir sin que existan fuerzas que alteren su posición.

La Dinámica de Fluidos: Que se ocupa de los fluidos en movimiento, es decir que están bajo fuerzas que alteran su posición.

También está la Hidrodinámica, esté término se aplica al flujo de líquidos o al flujo de gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incomprensible. La aerodinámica o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presión son lo suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de la compresibilidad.


Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la propulsión a chorro, las turbinas, los compresores y las bombas.

Bienvenida

Hola, somos un par de profesores de Ingeniería Química de la FES Zaragoza. El material se ha desarrollado a partir de varios estudiantes de servicio social y tesistas que desinteresadamente comparten sus conocimientos a las nuevas generaciones de estudiantes que incursionan en la Mecánica de Fluidos.

Compartamos el conocimiento.