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Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Laboratorio de Mecánica de Fluidos Ing. Raúl Gutiérrez Herrera Jueves, Hora: V3

Leonardo Miguel Rico de la Cerda Matricula: 1680034 Carrera: IMTC Practica 3: Presión Estática

Semestre Agosto – diciembre 2018

Introducción La estática de fluidos estudia el equilibrio de gases y líquidos. A partir de los conceptos de densidad y de presión se obtiene la ecuación fundamental de la hidrostática, de la cual el principio de Pascal y el de Arquímedes pueden considerarse consecuencias. El hecho de que los gases, a diferencia de los líquidos, puedan comprimirse hace que el estudio de ambos tipos de fluidos tenga algunas características diferentes. En la atmósfera se dan los fenómenos de presión y de empuje que pueden ser estudiados de acuerdo con los principios de la estática de gases. Se entiende por fluido un estado de la materia en el que la forma de los cuerpos no es constante, sino que se adapta a la del recipiente que los contiene. La materia fluida puede ser trasvasada de un recipiente a otro, es decir, tiene la capacidad de fluir. Los líquidos y los gases corresponden a dos tipos diferentes de fluidos. Los primeros tienen un volumen constante que no puede mortificarse apreciablemente por compresión. Se dice por ello que son fluidos incompresibles. Los segundos no tienen un volumen propio, sino que ocupan el del recipiente que los contiene; son fluidos compresibles porque, a diferencia de los líquidos, sí pueden ser comprimidos. El estudio de los fluidos en equilibrio constituye el objeto de la estática de fluidos, una parte de la física que comprende la hidrostática o estudio de los líquidos en equilibrio, y la aerostática o estudio de los gases en equilibrio y en particular del aire. Marco Teórico La presión (símbolo p) es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton (N) actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²). En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada. La presión estática es la que tiene un fluido, independientemente de la velocidad de este, y que se puede medir mediante la utilización de tubos piezométricos. La presión total que ejerce un fluido bien sea gaseoso o líquido- se define como la suma de la presión estática y la presión dinámica. De esta manera, cualquier presión ejercida por un fluido la cual no es ejercida por el movimiento o velocidad del fluido es llamada presión estática del fluido.

Para fluidos en reposo (estáticos) la presión dinámica es nula y la presión estática es igual a la presión total. Mientras que la presión dinámica actúa únicamente en la dirección del flujo, la presión estática actúa por igual en todas las direcciones y siempre en ángulo recto con todas las superficies que contengan al fluido. Existen diferentes tipos de Presiones: Absoluta, atmosférica, relativa, diferencial y vacío. Presión absoluta Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absoluto. La presión absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre las moléculas lo que indica que la proporción de moléculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequeña. Ester termino se creo debido a que la presión atmosférica varia con la altitud y muchas veces los diseños se hacen en otros países a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un termino absoluto unifica criterios. Presión Atmosférica El hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuando sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presión (atmosférica), la presión ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del barómetro (presión barométrica). Al nivel del mar o a las alturas próximas a este, el valor de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2 (101,35Kpa), disminuyendo estos valores con la altitud. Un barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica. La presión atmosférica es el peso por unidad de superficie ejercida por la atmósfera. Uno de los barómetros más conocidos es el de mercurio. Los primeros barómetros estaban formados por una columna de líquido encerrada en un tubo cuya parte superior está cerrada. El peso de la columna de líquido compensa exactamente el peso de la atmósfera. Presión Manométrica Son normalmente las presiones superiores a la atmosférica, que se mide por medio de un elemento que se define la diferencia entre la presión que es desconocida y la presión atmosférica que existe, si el valor absoluto de la presión es constante y la presión atmosférica aumenta, la presión manométrica disminuye; esta diferencia generalmente es pequeña mientras que en las mediciones de presiones superiores, dicha diferencia es insignificante, es evidente que el valor absoluto de la presión puede abstenerse adicionando el valor real de la presión atmosférica a la lectura del manómetro.

Los aparatos utilizados para medir la presión manométrica reciben el nombre de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros de mercurio y los aneroides. La presión manométrica se expresa bien sea por encima o por debajo de la presión atmosférica. Los manómetros que sirven para medir presiones inferiores a la atmosférica se llaman manómetros de vacío o vacuómetros. El manómetro es un instrumento de medición para la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados. Se distinguen dos tipos de manómetros, según se empleen para medir la presión de líquidos o de gases. Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la presión atmosférica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor presión manométrica; dichos aparatos reciben el nombre de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros de mercurio y los aneroides. La presión manométrica se expresa ya sea por encima, o bien por debajo de la presión atmosférica. Los aparatos que sirven exclusivamente para medir presiones inferiores a la atmosférica, o negativas, se llaman vacuómetros. También manómetros de vacío. Presión Vacío Se refiere a presiones manométricas menores que la atmosférica, que normalmente se miden, mediante los mismos tipos de elementos con que se miden las presiones superiores a la atmosférica, es decir, por diferencia entre el valor desconocido y la presión atmosférica existente. Los valores que corresponden al vacío aumentan al acercarse al cero absoluto y por lo general se expresa a modo de centímetros de mercurio (cmHg), metros de agua, etc. De la misma manera que para las presiones manométricas, las variaciones de la presión atmosférica tienen solo un efecto pequeño en las lecturas del indicador de vacío. Sin embargo, las variaciones pueden llegar a ser de importancia, que todo el intervalo hasta llegar al cero absoluto solo comprende 760 mmHg. Presión relativa La presión relativa Pe (e = excedens ) es la diferencia entre presión absoluta y presión atmosférica (pe = pabs - pamb). Se aplica en aquellos casos en los que la presión es superior a la presión atmosférica. Cuando esta cantidad es por debajo de la presión atmosférica hablamos de presión negativa o presión de vacío.

Experimento de la presión atmosférica Materiales: - Una vela. - Un mechero o cerillas. - Un vaso de tubo. - Un plato hondo. - Agua. Procedimiento:  Echamos agua en el plato, a un nivel en el que, al poner la vela encima, el agua no apague la llama.  Colocamos cuidadosamente la vela en el plato y la encendemos con el mechero (o una cerilla).  Cuando la llama esté estable, cubrimos la vela con el vaso. Observaremos que poco a poco la llama se va apagando, debido al limitado oxigeno que hay dentro del vaso. Finalmente, la llama se apagará y el vaso "absorberá" parte del agua del plato. ¿Por qué ocurre esto?

Explicación: El aire que se encuentra dentro del vaso está caliente, pues la llama hace que el gas a su alrededor alcance una alta temperatura, expandiéndose. Cuando se apaga la vela (por la falta de oxígeno), la temperatura baja drásticamente, haciendo que el gas que había en el interior del vaso se comprima, a la vez que se reduce su presión. Es por esto por lo que el agua "sube", pues la presión atmosférica externa la "empuja" hasta conseguir que ésta se iguale con la interna, además de ocupar el espacio que el gas ha dejado vacío al comprimirse. Conclusión Al desarrollar esta actividad hemos conocido las definiciones de presión, presión absoluta y presión manométrica en un fluido. Hemos conocido el principio de Pascal, el cual afirma que cuando ocurre un cambio de presión en cualquier punto de un fluido incompresible, ocurre un cambio igual en la presión en todos los puntos en el fluido. En cuanto a la fuerza de flotación, hoy sabemos que la fuerza de flotación sobre un objeto inmerso en un fluido es igual al peso del fluido desplazado. Referencias Bibliográficas Experimento: http://www.experimentoscaseros.info/2012/09/el-efecto-de-lapresion-atmosferica.html https://mygentleman22.wordpress.com/cuarto-periodo-de-fisica/presionabsoluta-atmosferica-manometrica-vacio/