Presión De Fluidos

Presión

La presión es el concepto físico utilizado para caracterizar la influencia de una fuerza perfectamente distribuida sobre una superficie, por lo que su valor se da en unidades de fuerza por unidad de área, esto es Kg/cm² o libras/pulgada² etc.

Hay que diferenciar entre dos tipos de presiones que son:

• Presión propiamente dicha, que se refiere a la acción de los fluidos (gases y líquidos) sobre las paredes del recipiente que los contienen.

• Fuerzas distribuidas aplicadas a sólidos, que mas apropiadamente debe llamarse tensión.

Para estas páginas la palabra presión se refiere a la presión en fluidos.

La presión ejercida por los fluidos puede ser de dos tipos:

• Presión estática, producida por los fluidos en reposo sobre las paredes del recipiente.

• Presión dinámica, producida sobre una superficie perpendicular a la dirección del movimiento de un fluido.

Presión estática

La figura 1 muestra un esquema de un recipiente lleno con líquido hasta una altura h. Esta columna líquida ejercerá una presión sobre el fondo y las paredes de recipiente que lo contiene de valor:

P = δ x h

Donde δ es la densidad o peso específico del líquido y h la altura de la columna,

Si consideramos ahora una sección del fondo de área A, la fuerza f resultante de la presión sobre esta área sería:

f = P x A

donde A es el área de la sección y P la presión a que está sometida.

Una típica presión estática, es la presión atmosférica, producida en todas direcciones sobre los cuerpos colocados en la superficie de la tierra debido a la gran columna de aire sobre ellos. El resultado de esta acción en todas direcciones de la presión atmosférica no produce fuerza neta de empuje del cuerpo hacia algún lado, solo tiende a comprimirlo.

Figura 1

Presión dinámica

Cuando los fluidos se mueven en un conducto, la inercia del movimiento produce un incremento adicional de la presión estática al chocar sobre un área perpendicular al movimiento, así por ejemplo, cuando usted tiene una sombrilla abierta interceptando el viento, tendrá que sostener la fuerza de empuje producida por el choque del aire con la sombrilla. Esta fuerza se produce por la acción de la presión conocida como dinámica. La presión dinámica depende de la velocidad y la densidad del fluido.

Presiones absoluta y relativa

Hay que considerar dos estados diferentes de la presión para la figura 1, para el caso del recipiente abierto al exterior, sobre la superficie del líquido actúa la presión atmosférica, mientras que si el recipiente es hermético y existe vacío sobre el líquido, esta presión ambiental no actúa, de manera que sobre las paredes del recipiente pueden ejercerse dos presiones que difieren en el valor de la presión atmosférica. La primera se conoce como presión relativa o manométrica y la segunda como presión absoluta. Es decir:

Pre = Pab + Pat

Donde Pre es la presión relativa, Pab la presión absoluta, y Pat la presión atmosférica.

Como la presión atmosférica varía con la altitud y otros factores climatológicos el uso de la presión absoluta evita imprecisiones en la medición, que pueden ser significativas para las bajas presiones.

densidad de fluidos

La densidad de los cuerpos

Densidad

Los cuerpos difieren por lo general en su masa y en su volumen. Estos dos atributos físicos varían de un cuerpo a otro, de modo que si consideramos cuerpos de la misma naturaleza, cuanto mayor es el volumen, mayor es la masa del cuerpo considerado. No obstante, existe algo característico del tipo de materia que compone al cuerpo en cuestión y que explica el porqué dos cuerpos de sustancias diferentes que ocupan el mismo volumen no tienen la misma masa o viceversa.

Aun cuando para cualquier sustancia la masa y el volumen son directamente proporcionales, la relación de proporcionalidad es diferente para cada sustancia. Es precisamente la constante de proporcionalidad de esa relación la que se conoce por densidad y se representa por la letra griega

m = cte • V

es decir:

m = • V

Despejando de la anterior ecuación resulta:

ecuación que facilita la definición de y también su significado físico.

La densidad de una sustancia es la masa que corresponde a un volumen unidad de dicha sustancia. Su unidad en el SI es el cociente entre la unidad de masa y la del volumen, es decir kg/m3.

A diferencia de la masa o el volumen, que dependen de cada objeto, su cociente depende solamente del tipo de material de que está constituido y no de la forma ni del tamaño de aquél. Se dice por ello que la densidad es una propiedad o atributo característico de cada sustancia. En los sólidos la densidad es aproximadamente constante, pero en los líquidos, y particularmente en los gases, varía con las condiciones de medida. Así en el caso de los líquidos se suele especificar la temperatura a la que se refiere el valor dado para la densidad y en el caso de los gases se ha de indicar, junto con dicho valor, la presión.

3. Densidad y peso específico

La densidad está relacionada con el grado de acumulación de materia (un cuerpo compacto es, por lo general, más denso que otro más disperso), pero también lo está con el peso. Así, un cuerpo pequeño que es mucho más pesado que otro más grande es también mucho más denso. Esto es debido a la relación P = m • g existente entre masa y peso. No obstante, para referirse al peso por unidad de volumen la física ha introducido el concepto de peso específico pe que se define como el cociente entre el peso P de un cuerpo y su volumen

El peso específico representa la fuerza con que la Tierra atrae a un volumen unidad de la misma sustancia considerada.

La relación entre peso específico y densidad es la misma que la existente entre

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