8/17/2019 Unidad II. Hidrost Tica2015
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Profesora: Ing. Agro. Celeidys Vizcaín
Unidad IIHIDROSTÁTICA
UNIVERSIDAD DE ORIENTENÚCLEO DE MONAGAS
ESCUELA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA AGRICOLAHIDRÁULICA
Maturín, 2015
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OBJETIVO GENERAL
Utilizar los fundamentos de la Estática (la presión, sus variaciones através del fluido y las fuerzas debidas a la presión sobre superficies
finita. Análisis estático de estructuras) Estudiar y aplicar estos principios
Obtener datos básicos para el análisis y diseño hidráulico.
Unidad II. Hidroestática
Obtener un juicio claro de algunos aspectos básicos de la Mecánica
de Fluidos, incluyendo entre otros, las características mecánicas delos fluidos, las ecuaciones básicas, flujos en conductos y lasmaquinarias hidráulica, aplicados al aprovechamiento o manejo delos recursos hidráulicos.
Objetivos Especifico
CONTENIDO:
Principios y Ecuaciones básicas
Presión. Diagrama de cargas de Presión.
Medición de la Presión: Manometría.
Fuerzas Hidrostática (Modulo, dirección, sentido y localización)
oSuperficies Planas
oCurvas.
Empuje y Flotación
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HIDROSTÁTICA.
Estudia los fluidos en reposo, en el mismo es conveniente utilizar eltermino presión que el de fuerza, se considera que la fuerza estádistribuida sobre la superficie y también por que dichas fuerzas no setransmiten en la dirección que se aplican.
Tema 1. Hidrostática
Unidad II. Hidroestática
PRINCIPIOS Y ECUACIONES BÁSICAS
Principio Fundamental de la Hidrostática:La diferencia de presión entre dos Puntos cualquiera de un líquido es igual la densidad por la gravedad por la diferencia de las alturas. La presióejercida en un punto cualquiera de un líquido se transmite instantáneamentcon la misma intensidad a todas las demás moléculas del líquido”
P= ρ .g.h
PA-PB= ρ . g(hA-hB)= ρ . g.∆h
donde : ρ : Densidadg: aceleración gravitatoriah: altura o carga hidráulica
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PRINCIPIOS Y ECUACIONES BÁSICAS
PA±PB±PC±PD….Pn=0
Ecuación de Equilibrio:
Unidad II. Hidroestática
Tema 1. Hidrostática
Principio de Pascal:“La presión ejercida en un punto cualquiera de unlíquido se transmite instantáneamente con la misma
intensidad a todas las demás moléculas del líquido”
Principio de Arquímedes: Todo cuerpo sumergido en un fuido sure un empujevertical hacia arriba igual al peso del liquido desplazando.
P= γ .h
donde : γ : peso especícoh: es la altura
Fv= wl=γ .∀
donde : γ : peso especíco∀: volumen
Wl: peso de liquido desplazado.
PRESIÓN Superficies con la fuerza distribuida uniformemente
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Unidad II. Hidroestática
PRESIÓN
Superficies con la fuerza distribuida de modo no uniforme
F = P x
A
P = .
h
F =
W
W= x =h x A
DIAGRAMA DE CARGAS DE PRESIÓN:
Tema 1. Hidrostática
Presión Absoluta (P.abs)
Presión de un fluido medido con referenciaal vacío perfecto o cero absoluto.
P.abs= P.atm ± P.manPresión Atmosférica (P.atm)
Presión ejercida por la atmósfera de latierra, se mide con barómetro (presión
barométrica)
Presión Manométrica (P.man)
Intensidades de presión que se mide porencima o por debajo de la presión
atmosférica, que se emplea como base
MEDICIÓN DE LA PRESIÓN:
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MANÓMETROS:
Tubos Piezométrico Barómetros
M. SIMPLES
Unidad II. Hidroestática
DiferencialesCerrado
M. Metálicos y Digital
M. DIFERENCIALES
PROBLEMA DE MANÓMETROS
Determinar la presión manométrica en A debida a lacolumna de mercurio en el manómetro en U mostrado en lafig.
P.Atm.
Patm±P(Hg) ± P(agua)-
PA= 0
Ecuación de Equilibrio con Presiones:
P(Hg) - P(agua)-PA= 0
(13570kg/m3 x (3,8m-3,00m) – (1000kg/m3-(3,6m-3,0m) - PA= 0
P= γ .h
se despeja PA PA=(10856kg/m2) – (600kg/m2) PA=10256kg/m
γ agua=1000 kg/m3
γ Hg=13570 kg/m3
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Tema 3. FSSP
FUERZAS HIDROSTÁTICA.
FUERZAS SOBRE SUPERFICIE PLANAS
S.L: Superficie LibreS.P.S: Superficie PlanaSumergida
F.R: Fuerza ResultantehA y hB: altura desde S.P.Shasta S.L
C.G: Centro de GravedadC.P: Centro de Presión
Unidad II. Hidroestática
Proyecciones que intervienen en el cálculo de la Fuerza Resultante queejerce un fluido sobre una Superficie Plana:
•Cálculos de sus módulos•Ubicación del centro de Presión
“Una fuerza resultante queda identificada al calcular su magnitud y alubicar el punto por donde pasa”
FUERZA RESULTANTE
r
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“Modulo de la FR”
FUERZA RESULTANTE
A: !rea "ojadaγ: peso especico del fuidoh: #ltura desde el $% hasta la supercie libre
del fuido.
&c: "omento de inercia del 'reasumergida en una (.)
*onde:b= anchoL+ largo,ect'ngulo:
“Punto de Aplicación de FR”
Triangular:
Tema 3. FSSP
Unidad II. Hidroestática
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FUERZAS SOBRE SUPERFICIES CURVAS
La fuerza resultante de la presión sobre las superficies curvas sumergidas
presentan variaciones en la dirección de la fuerza de la presión. Puedcalcularse determinando sus componentes horizontales y combinándolas verticalmente.
FH:Componente Horizontal
FV:Componente Vertical
Equilibrio de Fuerzas x (Horizontal)
ΣFx =max =0 F2-FH=0⇒ FH = F2
Equilibrio de Fuerzas y (Vertical)
ΣFy=may=0 FV-F1-W=0⇒ Fv=F1+W
-
W
Tema 4. FSSC
Unidad II. Hidroestática
COMPONENTE HORIZONTAL (FH)
FH γ: Peso especifico del fluidoh$: distancia medida desde el centro
de gravedad de la proyección vertical de la curva.
Ap: Área de la proyección vertical dela superficie curva.
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COMPONENTE VERTICAL (FV)
FV= !"
γ: Peso especifico del fluido
: Volumen del fluidoencima de la superficiecurva
=A # b
: Área del fluido encima de lasuperficie curva, puede variar deacuerdo a la superficie curva.
b: ancho de la superficie curva
F V
/
,
A.Tota$ = A. Rectán%&$o ' A ( Circ
A=L # R
Tema 4. FSSC
Unidad II. Hidroestática
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“Todo cuerpo, sumergido total o parcialmente en un fluido, esta sujeto aun empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desplazados”
v
W
F) = *$
v + uerza de 0mpuje
Wl + /iquido desplazado
*$ = γ# $
γ + )eso especico fuido
$+ olumen /iquidodesplazado
0l punto donde act1a la uerza se le llama $02T,3 *0 0")450
EM PUJE
PRINCIPIO DE ARQUIMEDES
T 5 E j Flt ió
Unidad II. Hidroestática
“El volumen de un sólido irregular se obtiene midiendo la pérdida aparentdel peso cuando se introduce completamente en un fluido de densidarelativa conocida”
F1= γ x +, Donde V1 es el Volumen ABCHDF2= γ x -, Donde V2 es el Volumen ABCKD
La Fuerza Vertical neta Fv ejercida por elliquido sobre el cuerpo es hacia arriba yesta dada por: Fv= F2 -F1
W 6 v
cuerpo sehundir'.
W 7 vel cuerpo se desplazar' hasta
que su densidad 8 la delfuido sean iguales.
W + v
cuerpo en equilibrio
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