La Hidrostática

Conceptos: La hidrostática es la rama de la física que estudia los fluidos en estado de equilibrio. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

Principio de Pascal “El incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible, contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo.” Blaise Pascal.

Aplicaciones del principio El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter altamente incompresible de los líquidos. En esta clase de fluidos la densidad prácticamente constante, de modo que de acuerdo con la ecuación: Donde: = presión total a la profundidad = presión sobre la superficie libre del fluido.

Resultado: Si se aumenta la presión sobre la superficie libre, por ejemplo, la presión total en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que el término ρgh no varía al no hacerlo la presión total (obviamente si el fluido fuera compresible, la densidad del fluido respondería a los cambios de presión y el principio de Pascal no podría cumplirse).

Ejemplo:

Principio de Arquímedes Afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático será empujado con una fuerza igual al peso del volumen del líquido desplazado por dicho objeto. De este modo cuando un cuerpo está sumergido en el fluido se genera un empuje hidrostático resultante de las presiones sobre la superficie del cuerpo que actúa siempre hacia arriba a través del centro de gravedad del cuerpo y de valor igual al peso del fluido desplazado. Esta fuerza se mide en Newtons.

Ecuación: Se describe como: Donde: ρf y ρs son respectivamente la densidad del fluido y del sólido sumergido; V el volumen del cuerpo sumergido; y g la aceleración de la gravedad.

(1) El peso aparente de un bloque de aluminio sumergido en agua se ve reducido en una cantidad igual al peso del agua desplazada. (2) Si un bloque de madera está completamente sumergido en agua, el empuje es mayor que el peso de la madera (esto se debe a que la madera es menos densa que el agua, por lo que el peso de la madera es menor que el peso del mismo volumen de agua). Por tanto, el bloque asciende y emerge del agua parcialmente -desplazando así menos agua- hasta que el empuje iguala exactamente el peso del bloque. Ejemplo:

Ecuación fundamental de la Hidrostática Primera forma de la ecuación de la hidrostática: z: profundidad [m] * Válida para todo fluido ideal y real, con tal que sea incompresible. (Fluido ideal es aquel fluido cuya viscosidad es nula)

Segunda forma de la ecuación de la hidrostática o de Bernoulli: * La constante C2 se llama altura piezométrica Tercera forma de la ecuación de la hidrostática: * Donde: = densidad del fluido = presión = aceleración de la gravedad = cota del punto considerado

Máquina Hidráulica Una Máquina hidráulica es una variedad de máquina de fluido que emplea para su funcionamiento las propiedades de un fluido incompresible o que se comporta como tal, aquel que en base a su densidad en el interior del sistema no sufre variaciones importantes.

Clasificación: Según la variación de energía. * Ejemplo: Aerogeneradores

2. Según el tipo de intercambio. * Ejemplo Bomba de aire para bicicletas. Nota: en este tipo de máquinas encontramos los sistemas de freno de los autos.

3. Según el encerramiento. * Ejemplo: Turbina de acción de flujo axial * Nota: este tipo de turbina tiene un especial uso en el transporte y generación de energía.

4. Según el movimiento. * Ejemplo: Compresor de aire rotativo.

Motoras: Volumétricas: * Alternativas - Bombas de émbolo * Rotativas - Bombas rotoestáticas Turbo máquinas: * Turbinas hidráulicas * Aerogeneradores (máquina axial)

Componentes: Bombas Válvulas de control Actuadores Depósitos Acumuladores Tuberías y mangueras Juntas y cierres Intercambiadores Fluido hidráulico Sistemas de filtración