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Universidad Tecnológica de PanamáFacultad de Ingeniería IndustrialLic. En Ingeniería IndustrialLABORATORIO 3PROCESOS DE FLUJOHidrostática: Fuerza sobre una superficie planaDesarrollo ¿Existen esfuerzos constantes en la estática de fluidos? Sustente Encontramos que si existen esfuerzos constantes com...

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Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Industrial Lic. En Ingeniería Industrial

LABORATORIO 3 PROCESOS DE FLUJO Hidrostática: Fuerza sobre una superficie plana Desarrollo 1. ¿Existen esfuerzos constantes en la estática de fluidos? Sustente Encontramos que si existen esfuerzos constantes como los esfuerzos normales y los esfuerzos cortantes. 2. ¿Cuál es el esfuerzo tomado en cuenta en la estática de fluidos? El esfuerzo tomado en cuenta en la estática de fluidos se conoce como las fuerzas tangenciales (o esfuerzos cortantes) lo que les da la propiedad característica de cambiar su forma, y por ende de fluir. 3. ¿A qué se debe la variación de presión? El cambio de presión en un líquido homogéneo en reposo se debe al cambio en la profundidad de este, la densidad del fluido y a la aceleración de la gravedad. 4. ¿Para qué se utiliza la estática de fluidos? Se utiliza para el 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 densímetro es un sencillo aparato que se basa en el principio de Arquímedes además la prensa hidráulica constituye la aplicación fundamental del principio de Pascal. 5. ¿Qué dirección tienen entre sí las fuerzas aplicadas sobre una superficie plana? Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de la masa del volumen del fluido que desaloja. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático. 6. Defina centroide. En una figura geométrica, sea línea, superficie o figura tridimensional, el centroide es su centro geométrico. Sería el punto donde coinciden los hiperplanos (según las dimensiones de la figura geométrica) que dividen a la figura en partes de igual momento. Sería su centro de simetría. 7. Defina centro de presión. Sobre una superficie plana las fuerzas hidrostáticas forman un sistema de fuerzas paralelas y, a menudo, se necesita determinar la magnitud de la fuerza y su punto de aplicación, el cual se llama centro de presión.

8. ¿Qué condiciones son indispensables para que 2 sistemas de fuerzas sean equivalentes? Se dice que son estáticamente equivalentes si y sólo si la fuerza resultante y el momento resultante de ambos sistemas de fuerzas son idénticos. 9. Defina presión y plantee su formulación matemática, con unidades. La presión 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. Formulación matemática:

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P = F/A F: Fuerza (N, lbf) A: Área (m, ft) 10. Defina la fuerza hidrostática resultante que actúa sobre una superficie sumergida y el centro de presión. La presión o intensidad de presión es la fuerza por área unitaria que actúa sobre cualquier superficie real. A cualquier profundidad la presión actúa por igual en todas las direcciones. Se denomina centro de presión de un cuerpo al punto sobre el cual se debe aplicar la resultante de todas las fuerzas ejercidas por el campo de presión sobre ese cuerpo para que el efecto de la resultante sea igual a la suma de los efectos de las presiones. 11. Las represas son más gruesas en el fondo de su construcción. ¿Por qué? Considerar la profundidad, presión y fuerza. Las represas se construyen considerando que la presión hidrostática se incrementa con la profundidad, por lo tanto, para evitar que la represa se rompa es necesario reforzar en la parte inferior que soporta todo el peso de la masa de agua en contraste con la cima de la represa que solo soporta el peso de la superficie del agua. 12. Si un cilindro tiene un diámetro interno de 2 pulgadas y opera a una presión de 300 psig, calcule la fuerza sobre sus extremos.

F=pA

F=(300 psig)(

4×π ) 4

F=942 lb Referencias Bibliográficas ● Cengel, Y., Cimbala, J., 2012, MECÁNICA DE FLUIDOS: Fundamentos y Aplicaciones, Mc GrawHill. Páginas web: ● http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/moodle/pluginfile.php/150404/mod_resource/content/0/texflui dos.pdf ● https://sites.google.com/site/ope33154/home/i-sistema-de-unidades-de-fluidos-y-estatica-defluidos/1-3-estatica-de-los-fluidos--presion-y-variaciones-de-presion-como-efecto-de-la-altura-delfluido--aplicaciones-presion-y-energia-superficies-de-nivel-vasos-comunicantes--principio-depascal-principio-de-arquimedes-expresiones-de-presion...