2) ESTATICA DE LOS FLUIDOS. La estática de fluidos estudia el comportamiento de los fluidos en reposo. El comportamiento estático de un fluido ideal y de un fluido real es idéntico, porque

la viscosidad sólo interviene cuando el fluido se mueve. 2.1) PRESION (P) 2.1.1) Definición La presión (P) se define como el cuociente entre la fuerza perpendicular (F) y el

área (A) de la sección transversal sobre la cual actúa dicha fuerza.

FPA

=

2.1.2) Unidades de medida Pa = N/m2 , bar , kg(peso)/m2 , kg(peso)/cm2 , psi , atm , mm columna de líquido (agua, mercurio, alcohol). 2.1.3) Equivalencias a) La presión atmosférica normal equivale a: 101325 Pa = 1,01 bar = 10330 kg(peso)/m2

14,69 psi = 1 atm = 1,033 kg(peso)/cm2

760 mm col. de mercurio = 10330 mm col. de agua. Para transformar unidades de presión de columnas de líquido se emplea la siguiente ecuación: P h= γ ⋅ con h = altura de la columna de líquido. b) Otras presiones atmosféricas. Es importante distinguir que existen otras presiones que hacen referencia a la

atmósfera: La atmósfera técnica que es igual a 1 kg(peso)/cm2. La atmósfera local que varía con las condiciones climáticas

2.1.4) Niveles de referencia Para medir presiones se definen dos niveles de referencia: EL CERO ABSOLUTO EL CERO MANOMETRICO que corresponde a la presión atmosférica local. Las presiones absolutas son siempre positivas, es decir, mayores o iguales a cero. Las presiones manométricas se miden con respecto a la presión atmosférica local y pueden ser: Positivas (mayores que la atmosférica), Negativas o de vacío (menores que la atmosférica) o Cero (si es igual que la atmosférica local)

- Relación entre niveles

Presión absoluta (+) Presión manométrica

P absoluta = P atmosf. local ± P manométrica O en general: P interior = P exterior ± P manométrica En consecuencia, la presión leída en un manómetro es la diferencia entre la presión interior y la presión exterior. Ambas presiones (interior y exterior) se deben medir con respecto a un mismo nivel de referencia (absoluto o manométrico).

Presión atmosférica local

Cero manométrico o efectivo

Presión absoluta

Cero absoluto

(-) Presión manométrica negativa o de vacío

2.2) PRINCIPIO DE PASCAL "La presión en un punto de un fluido en reposo tiene la misma magnitud en todas direcciones". 2.3) ECUACION DE LA COTA PIEZOMETRICA Se le considera como la ecuación fundamental de la estática porque resume todos los principios y leyes y permite relacionar la presión en un punto o entre dos o más puntos de un mismo fluido.

dP dz= −γ

Su deducción se obtiene a partir de la sumatoria de fuerzas que actúan sobre un elemento vertical de fluido y es una de las expresiones del principio de conservación de la energía.

Integrando, para fluidos incompresibles se cumple que: 1 21 2

P Pz z+ = +γ γ

• Con nivel de referencia común para ambas cotas. • Ambas presiones deben ser absolutas o ambas manométricas. • 1 y 2 son dos puntos que pertenecen a una misma masa de fluido en

reposo, sin interrupciones.

En general, para cualquier punto del fluido se tiene que z cons tanteP+ =

γ

P / = altura de presión (m) z = cota (m) γ a) Unidades de medida

Ambos términos se expresan en unidades de longitud pero representan energía/unidad de peso de fluido.

b) Nivel de referencia para las cotas Ambas cotas se deben medir con respecto a un mismo nivel de referencia, el que se

puede elegir en forma arbitraria. Resulta conveniente usar como nivel de referencia al punto más bajo entre ambos. c) Nivel de referencia para las presiones Ambas presiones se deben medir con respecto a un mismo nivel de referencia, es decir, o ambas son presiones absolutas, o ambas son manométricas. El nivel más usado en mecánica de fluidos es el manométrico.

d) Observaciones "LA PRESION A LO LARGO DE UNA LINEA HORIZONTAL DE UN FLUIDO EN REPOSO ES CONSTANTE" Línea horizontal implica que: z1 = z2 y P1 = P2 "LA DIFERENCIA DE PRESIONES ENTRE DOS PUNTOS DE UN FLUIDO EN REPOSO, SOLO DEPENDE DE LA DISTANCIA VERTICAL QUE SEPARA DICHOS PUNTOS" Si z1 es mayor que z2, P1 es menor que P2. La diferencia de presiones entre ambos puntos está dada por: P2 - P1 = · (z1 - z2) = · h γ γ La forma del recipiente no tiene influencia, salvo en situaciones límite (Ej. capilaridad). 2.4) SUPERFICIE LIBRE DE UN FLUIDO Se define como superficie libre de un fluido en reposo a aquella cuya presión manométrica es cero. La superficie libre corresponde a un plano horizontal y puede ser real o imaginaria. 2.5) INSTRUMENTOS PARA MEDIR PRESIONES 2.5.1) Clasificación según el rango de presión a) Barómetros : miden la presión absoluta del aire atmosférico. b) Vacuómetros : miden presiones manométricas de vacío, comprendidas entre el cero absoluto y la presión atmosférica local. c) Manómetros : miden presiones manométricas positivas comprendidas entre el cero manométrico y presiones de hasta 7000 bar (o más). d) Vacuo-manómetros : miden presiones manométricas tanto de vacío, como positivas.

2.5.2) Clasificación según el medio utilizado

a) Instrumentos de columna líquida: se emplean para medir presiones pequeñas o sea, menores o iguales que la presión atmosférica.

Ejs.: Barómetro de Torricelli, tubos en U, manómetro de rama inclinada.

b) Instrumentos de deformación: se fundamentan en el cambio de geometría que experimenta un sólido al ser sometido a presión.

Ejs.: Deformación de resortes, membranas y tubos curvos. Manómetro de Bourdon. Manómetro de membrana. Manómetro de fuelle. Manómetro de pistón y resorte. 2.5.3) Clasificación según la información que entrega:

a) Manómetro diferencial: informa la diferencia de presiones entre dos puntos, pero no es posible conocer los valores en cada uno de dichos puntos. Cabe recordar que las diferencias de presiones absolutas son idénticas a las diferencias de presiones manométricas.

b) El resto de los instrumentos informa la presión en un punto o el promedio en una sección de interés, la que puede ser absoluta o manométrica. �