VARIACIÓN DE LA PRESIÓN

• A LO LARGO DE UNA LINEA HORIZONTAL: en todos los puntos de un plano horizontal la presión es la misma.
• A LO LARGO DE UNA LINEA VERTICAL: la sumatoria de todas las fuerzas en la dirección vertical es cero.

VARIACIÓN DE LA PRESIÓN CON LA PROFUNDIDAD 

Mientras que la presión atmosférica decrece con el incremento de la altitud, la presión de un liquido  crece con la profundidad.

PRESIÓN ATMOSFÉRICA LOCAL

la presión local se refiere a la presión real que hay en un momento dado en un punto y normalmente será diferente de la normal en ese punto ya que las condiciones atmosféricas raramente corresponden a las estándar.

ALTURA DE PRESIÓN

Se define a la altura de la columna liquida equivalente.

TRANSMISIÓN DE PRESIONES

La presión aplicada a un fluido encerrado se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del mismo y a las paredes del recipiente que lo contiene. este enunciado por Blaise Pascal.

BLAISE PASCAL

Nació el 19 de junio de 1623 en Clermont-Ferrand. Se traslada junto a su familia a París en el año 1629. 

Cuando contaba 16 años formuló uno de los teoremas básicos de la geometría proyectiva, conocido como el Teorema de Pascal y descrito en su Ensayo sobre las cónicas (1639). En 1642 ideó la primera máquina de calcular mecánica. Mediante un experimento demostró en 1648 que el nivel de la columna de mercurio de un barómetro lo determina el aumento o disminución de la presión atmosférica circundante. 

PRINCIPIO DE PASCAL

 El principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés blaise pascal(1623–1662) que se resume en la frase: la presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un embolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión.

También podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidraulicas, en los elevadores hidráulicos, en los frenos hidráulicos y en los puentes hidráulicos.

APLICACIÓN DEL PRINCIPIO DE PASCAL

Las leyes de la mecánica de fluidos pueden observarse en muchas situaciones cotidianas. Por ejemplo, la presión ejercida por el agua en el fondo de un estanque es igual que la ejercida por el agua en el fondo de un tubo estrecho, siempre que la profundidad sea la misma. Si se inclina un tubo más largo lleno de agua de forma que su altura máxima sea de 15 m, la presión será la misma que en los otros casos (izquierda). En un sifón (derecha), la fuerza hidrostática hace que el agua fluya hacia arriba por encima del borde hasta que se vacíe el cubo o se interrumpa la succión. 

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la variación de la densidad del aire ρ en función de la altitud z o de la presión p. Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre. Además tanto la temperatura como la presión del aire están variando continuamente, en una escala temporal como espacial, dificultando el cálculo. Podemos obtener una medida de la presión atmosférica en un lugar determinado pero con ella no se pueden obtener muchas conclusiones: es la variación de dicha presión a lo largo del tiempo lo que nos permite obtener una información útil que, unida a otros datos meteorológicos (temperatura atmosférica, humedad y vientos) nos da una imagen bastante acertada del tiempo atmosférico en dicho lugar e incluso un pronóstico a corto plazo del mismo.

BAROMETRO

Un barómetro es un instrumento que sirve para medir la presión atmosférica, esto es, el peso de la columna de aire por unidad de superficie ejercida por la atmósfera. La forma más habitual es observar la altura de una columna de líquido cuyo peso compense el peso de la atmósfera.

El más conocido es el barómetro de mercurio, inventado por Torricelli en 1643. Un barómetro de mercurio está formado por un tubo de vidrio de unos 850 mm de altura, cerrado por el extremo superior y abierto por el inferior. El tubo se llena de mercurio, se invierte y se coloca el extremo abierto en una cubeta llena del mismo líquido.

DISPOSITIVOS PARA MEDIR PRESIONES ESTATICAS

• PIEZOMETRO: 

Los piezómetros, instrumentos utilizados para medir la presión del agua, tienen las siguientes aplicaciones típicas:

• Monitorización de la presión del agua, para determinación de coeficientes de seguridad en terrenos rellenados o excavaciones;
• Monitorización de la presión del agua para evaluación de la estabilidad de contrafuertes o terraplenes;
• Monitorización de sistemas de drenaje en excavaciones;
• Monitorización de sistemas de mejora del suelo, como por ejemplo drenajes verticales;
• Monitorización de la presión del agua en diques.

MANOMETRO

Aquí encontrará algunos manómetros digitales para la medición de sobrepresión, depresión o presión diferencial (Delta p). La gama de productos abarca diferentes manometros para aire y líquidos. Estos manometros digitales con control de procesos trabajan con una resolución muy alta, a veces hasta 0,1 milibar. Los medidores de mano indican hasta once unidades, entre ellos por ejemplo PSI, mbar, cm columna de agua, mm columna de agua, Pascal etc. La cantidad de rangos de medición disponible es muy elevada: encontrará el manómetro digitales adecuado para cada aplicación. Le ofrecemos manómetros digitales para la medición de sobrepresión, depresión y presión diferencial, y por supuesto medidores con memoria interna e interfaz RS-232. Así podrá medir la presión de máquinas o instalaciones cómodamente in situ, guardarla y evaluarla posteriormente en el PC. Todos los aparato están calibrados de fábrica y pueden dotarse opcionalmente con un certificado de calibración DIN EN ISO (calibración de laboratorio y certificación opcionales). 

PRESIÓN

Cantidad de fuerza ejercida sobre un área unitaria de una sustancia ( P = FUERZA / ÁREA ) 

PRINCIPIOS ACERCA DE A PRESIÓN

• La presión actúa uniformemente en todas direcciones sobre un pequeño volumen de fluidos
• en un fluido confinado entre fronteras solidas la presión actúa perpendicularmente a la frontera.

PRESIÓN DE VAPOR

La presión de vapor es la presión de la fase gaseosa o vapor de un sólido o un líquido sobre la fase líquida, para una temperatura  determinada, en la que la fase liquida y el vapor se encuentra en equilibrio dinámico; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. Este fenómeno también lo presentan los sólidos; cuando un sólido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido (proceso denominado sublimación o el proceso opuesto llamado sublimación inversa) también hablamos de presión de vapor. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado.

LIQUIDO SATURADO

El liquido saturado es aquel que esta a punto de evaporarse .

VAPOR SATURADO

El vapor saturado es un vapor que esta a punto de condensarse.

PROPIEDADES

la presión de vapor de  un liquido puro es función única de la temperatura de saturaciòn relacionada directamente con la temperatura de saturaciòn . 

GRAVITACIÓN

Fuerza de atracción mutua entre dos masas separadas por una determinada distancia.

FUERZA DE LA GRAVEDAD

es un fenómeno por el cual todos los objetos con una masa determinada se atraen entre ellos. Esta atracción depende de la masa del objeto en cuestión; mientras más masa, mayor será la fuerza de atracción.

ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD

La intensidad del campo gravitatorio, aceleración de la gravedad o, simplemente, gravedad, es la aceleración que sufriría un objeto en caída libre sobre otro. Puede interpretarse como la fuerza gravitatoria por unidad de masa.

CALOR

El calor se define como la forma de energía que se transfiere espontáneamente entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.

CALOR ESPECIFICO

Se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de la unidad de masa de un elemento o compuesto en un grado. En el sistema internacional sus unidades serán por tanto J·kg^-1·K^-1.

El calor específico del agua es de 4180 J·kg^-1·K^-1.

Teniendo en cuenta esta definición de calor específico propio de un cuerpo o un sistema C_e podemos deducir que el calor absorbido o cedido por un cuerpo de masa m cuando su temperatura varía desde una temperatura T₁ hasta otra T₂ (ΔT = T₂ - T₁) vendrá dado por la expresión:

Q = m·C_e·ΔT

TRANSFERENCIA DE CALOR

La transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura.

CONDUCCIÓN

La conducción de calor o transmisión de calor por conducción es un proceso de transmicion, de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo a mayor temperatura a otro a menor temperatura que está en contacto con el primero. La propiedad física de los materiales que determina su capacidad para conducir el calor es la conductividad térmica. La propiedad inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica , que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.

CONVECCION

La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por medio de un fluido(líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fuidos. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la que está en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dejó la caliente.

RADIACIÓN

 

El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatomicas a través del vacío o de un medio material.

CALOR Y ENERGÍA TÉRMICA

El calor no es mas que una forma de denominar a los aumentos y perdidas de energía térmica.

TEMPERATURA Y ENERGÍA TÉRMICA

Todos los cuerpos poseen energía interna, debido en parte a la energía cinética de sus partículas. Esta energía se llama energía térmica. A mayor velocidad de las partículas mayor es la energía del cuerpo.

La temperatura es una magnitud microscópica. Los cuerpos con más temperatura pasan energía a los cuerpos con menos temperatura, hasta que éstas se igualan.

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

La ley de conservación de la energía, también conocida como primer principio de la termodinámica establece que aunque la energía se puede convertir de una forma a otra no se puede crear ni destruir.

cuando se analizan problemas de flujo en conductos, es necesario considerar tres formas de energia:

• ENERGÍA DE FLUJO:   representa la cantidad de trabajo necesario para mover el elementode flujo a traves de una cierta seccion en contra de la presion
• ENERGIA POTENCIAL: devido a su elevacion la energia potencial del elemento de fluido con respecto a algun nivel de referencia esta dada por  Ep= wxp / y
• ENERGÍA  CINÉTICA: debido a su velocidad  la energía cinética del elemento de fluido.

 PLANTAS GENERADORAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA

podemos tener algunas como:

• ESTACIÓN HIDROELÉCTRICA: la energía potencial del agua, almacenada en una presa, se transforma en energía cinetica durante su caída por los tubos.
• ESTACIÓN TERMOELÉCTRICA:  la energía térmica, obtenida por la combustión de madera, carbón o petroleo. 
• ESTACIÓN NUDEOELECTRICA: funcionan de manera  semejante a una estación termoeléctrica  pero el calor.

DENSIDAD

En física y química la densidad  es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia.

DENSIDAD ABSOLUTA

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional (kg/m³), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm³. La densidad es una magnitud intensiva.

siendo , la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.

DENSIDAD RELATIVA

La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimencional (sin unidades)

donde  es la densidad relativa,  es la densidad de la sustancia, y  es la densidad de referencia o absoluta.

DENSIDAD MEDIA Y PUNTUAL

Para un sistema homogeneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.

Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto, posición o porción " infinitecima" del sistema, y que vendrá definida por:

DENSIDAD APARENTE Y REAL

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia normalmente más ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es menor que la densidad del material poroso si se compactase.

En el caso de un material mezclado con aire se tiene:

La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y depende de su compactación.

GASES IDEALES

Un gas ideal es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí.Muchos gases tales como el nitrógeno, oxigeno, hidrógeno, gases nobles y algunos gases pesados tales como el dióxido de carbono pueden ser tratados como gases ideales dentro de una tolerancia razonable.

TIPOS DE GASES IDEAL

Existen tres clases básicas de gas ideal:

• el clásico o gas ideal de maxwell-boltzmann.
• el gas ideal cuántico de bose,, compuesto de bosones, y
• el gas ideal cuántico de fermi, compuesto de fermiones..

SISTEMA

Un sistema se trata de una region  de espacio dentro de acual existen diferentes componentes que interactuan entre si, intercambiando energia y en ocaciones masa.

un sistema posee fronteras que lo delimita, esta frontera puede ser material o imaginaria. 

las fronteras de un sistema pueden ser:

• PERMEABLE A LA MASA O IMPERMEABLE A ELLA:

en el primer caso se dice que tenemos un sistema abierto y en el segundo uno cerrado.

• PERMEABLE AL CALOR O IMPERMEABLE A EL:

Si al poner en contacto el sistema con el ambiente se produce una tranferencia de energia debido a la diferencia de temperaturas, se dice que las frontera es diatermica. si el calor no puede atravesar la frontera se dice que esta es adiabatica.

TIPOS DE SISTEMAS

Los sistemas se clasifican según como sea la pared que los separa  del entorno.un sistema puede ser:

• CERRADO: es una región de masa constante, se denomina masa de control a través de sus limites solo se permite la transferencia de energía pero no de material. la pared que rodea el material es impermeable.
• ABIERTO: es un sistema abierto es posible la transferencia de energía a través de sus limites.
• RÍGIDO: no te permite el cambio de volumen.
• ADIABATICO: una pared adiabatica es aquella que solo permite interacciones en forma de trabajo entre el sistema y su entorno. 
• DIATERMICO: una pared diatermica permite interacciones de energía de otras formas que no son trabajo.
• AISLADO: no puede transferir material ni energia con su entono.

VOLUMEN DE CONTROL

Se refiere a una región en el espacio yes útil en el análisis de situaciones donde ocurre flujo dentro y fuera del espacio.

SUPERFICIE DE CONTROL

Es la frontera del volumen de control. las fronteras de un sistema forman una superficie cerrada que puede variar con el tiempo.

QUE ES UN FLUIDO

Se entiende por fluido todo cuerpo cuyas moléculas tienen entre sí poca coherencia y toma siempre la forma del recipiente donde está contenido. Dentro de esta definición los fluidos se consideran a la materia en estado líquido y gaseoso. El estado líquido se ve, pero el estado gaseoso es más difícil de ver e identificar por el alumnado.

FLUIDO UNIDIMENSIONAL

cuando todos los vectores de velocidad son paralelos y de igual magnitud. En otras palabras toda el agua se mueve paralelamente en una sección transversal de área. El análisis de esta condición de flujo, resulta ser la más sencilla y fácil de comprender. Generalmente esta tiene su aplicación en permeámetros (aparatos de laboratorio) y otros sistemas sencillos de flujo de agua a través de suelos confinados en tubos y otras secciones. Por lo cual, para emplear este tipo de análisis debe tenerse la certeza que el flujo se comporta de la misma manera que el de la Figura 1. Fig.1. Condición de flujo en una sola dirección. 1.2. Presión de Flujo (j) En el permeámetro de laboratorio que se muestra en la Figura 2, se ha introducido un suelo entre los niveles C-C y B-B. También se ha ubicado cuidadosamente una válvula que controla la salida del flujo de agua.

FLUJO BIDIMENCIONAL

Es un flujo en el que el vector velocidad solo depende de dos variables espaciales.

FLUJO TRIDIMENSIONAL

Es un flujo en el que el vector velocidad depende de tres coordenadas espaciales, es el caso mas general en que las componentes de la velocidad en tres direcciones mutuamente perpendiculares son funcion de la coordenadas espaciales X ,Y y  Z y del tiempo T.

MECANICA DE FLUIDOS 

Es la rama de la mecanica de medios continuos, rama de la fisica a su vez, que estudia el movimiento de los fluidos, asi como las fuerzas que lo provocan.

la caracteristica fundamental que define a los fluidos es su capacidad para resistir esfuerzos cortantes 

FLUJO TURBULENTO

En este tipo de flujo las pariculas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido. la ecuacion para el flujo turbulento se puede escribir de una forma analogar a la ley de newton de laley de viscosidad.

factores que hacen que un flujo se torne turbulento:

• la alta rugosidad superficial de la superficie de contacto con el flujo 
• la alta turbulecia en el flujo de entrada 
• gradientes de presion adversos como los que se generan en cuerpos gruesos.
• calentamiento de la superficie por el fluido, asociado y derivado del concepto de entropia.

FLUJO LAMINAR

Se caracteriza porque el movimiento de las particulas del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separados y perfectamentes definidas dando ya impresion de que se trata de laminas o capas mas o menosparalelas entre si.

FLUJO INCOMPRESIBLE

Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro no son despreciables.

FLUJO COMPRESIBLE

Es aquel en las cuales los cambios de densidad de un punto a otro no son despreciables.

FLUJO PERMANENTE

El flujo es permanente si los parámetros (tirante, velocidad, área, etc.), no cambian con respecto al tiempo, es decir, en una sección del canal en todos los tiempos los elementos del flujo permanecen constantes. Matemáticamente se pueden representar:

Si los parámetros cambian con respecto al tiempo el flujo se llama no permanente, es decir:

En la mayor parte de los problemas de canales abiertos es necesario estudiar el comportamiento del flujo solo bajo condiciones permanentes. Sin embargo, si el cambio en la condición del flujo con respecto al tiempo es importante, el flujo debe tratarse como no permanente.

FLUJO NO PERMANENTE

llamado también flujo no estacionario. En este tipo de flujo en general las propiedades de un fluido y las características mecánicas del mismo serán diferentes de un punto a otro dentro de su campo.

FLUJO UNIFORME

este tipo de flujo son poco comunes y ocurren cuando el vector velocidad en todos los puntos de escurrimiento es idéntico tanto en magnitud como en dirección para un instante dado.

 FLUJO NO UNIFORME

es el caso contrario al flujo uniforme, este tipo de flujos se encuentra cerca de fronteras solidas por efectos de la viscosidad. 

FLUJO ROTACIONAL

es aquel en el cual el campo el campo rotacional adquiere en algunos de sus puntos valores distints de cero, para cualquier instante.

FLUJO IRROTACIONAL

Al contrario del flujo rotacional, este tipo de flujo se caracteriza porque dentro  de un campo de flujo el vector rotacional es igual a cero para cualquier punto he instante.

FLUJO IDEAL

Es aquel flujo incompresible y carente de fricción.