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SEMANA 9:

CURSO: MECANICA DE FLUIDOS

ING. AMBIENTAL

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1. ¿Qué ocurre con la estabilidad de un submarino dentro del

agua?2. ¿Por qué es difícil que un barco se pueda «voltear» en el

agua?

3. ¿Por qué los cuerpos tienden a regresar a su estabilidad

inicial cuando son afectados por fuerzas externas?

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1. ¿Qué es metacentro?

2. ¿Qué es el centro de flotación?

3. ¿Qué es el centro de gravedad?4. ¿Dónde se localiza el centro de flotación y el centro de

gravedad?

5. ¿Qué es el gardo de estabilidad?

6. ¿Cómo se determina la altura metacentrica?

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LOGRO DE LA SESIÓN

 Al término de la sesión, el estudiante, resuelve ejercicios y

problemas, estabilidad de cuerpos sumergidos y flotantes, por efectos de

la presión hidrostática, basados en la aplicación de ingeniería,

con precisión en los resultados, delimitación del procedimiento, ycorrespondencia con la fundamentación teórica.

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ESTABILIDAD DE CUERPOS

SUMERGIDOS Y FLOTANTES

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ESTABILIDAD de cuerpos sumergidos por completo

La condición de estabilidad para los cuerpos sumergidos por

completo en un fluido es que su centro de gravedad esté por debajo

de su centro de flotabilidad.

El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el

centroide del volumen desplazado de fluido, y es a través de

dicho punto que la fuerza de flotación actúa en dirección vertical.

El peso del cuerpo actúa verticalmente hacia abajo a través del

centro de gravedad.

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Estabilidad de un submarino sumergido

cb: centro de f lotación

cg: centro d e gravedad

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Si el cg estuviera arriba del cb, el par creado cuando el

cuerpo se inclinara produciría un  par de volcadura que

haría que se volteara.

En los objetos sólidos el cg  y el cb  coinciden, por lo que

muestran estabilidad neutral cuando están sumergidos

por completo, lo que significa que tienden a permanecer en

cualquier posición que se les coloque

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ESTABILIDAD de cuerpos flotantes

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ESTABILIDAD de cuerpos flotantes

Metacentro (mc), se define como la intersección del eje vertical

de un cuerpo cuando está en su posición de equilibrio, con una

línea vertical que pasa a través de la posición nueva del centro de

flotación cuando el cuerpo gira levemente .

“UN CUERPO FLOTANTE ES ESTABLE SI SU CENTRO DE

GRAVEDAD ESTA POR DEBAJO DEL METACENTRO”  

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ESTABILIDAD de cuerpos flotantes

MB, es la distancia al metacentro a partir del centro de flotación

MB = I /V d

donde:

V d  : volumen desplazado de fluido

I : momento de inercia mínimo de una sección

horizontal del cuerpo tomada en la superficie del

fluido

 Si MB sitúa al metacentro arriba del centro de gravedad,

el cuerpo es estable

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La figura ilustra el casco de una barcaza que, cuando está cargada por

completo, pesa 150KN. Observe la ubicación del centro de gravedad,

cg. Determine si el bote es estable en agua dulce. La profundidad de

inmersión o calado del bote es de 1.06m.

H =1.60

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Diagrama decuerpo libre

Localizaciónde los

centros degravedad yflotación

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Localización del metacentro

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Ejemplo:  un cilindro sólido mide 3.0 pies de

diámetro, 6.0 pies de altura y pesa 1550 lb. Si el

cilindro estuviera puesto en aceite (sg=0.90) a lo

largo de su eje vertical. ¿sería estable?

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SOLUCION DEL EJEMPLO

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Grado de estabilidad

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La referencia establece que las naves pequeñas que

surquen el océano deben tener un valor mínimo MG de 1.5

pies (0.46 m). Las naves grandes deben tener MG > 3.5 pies

(1.07m).

Sin embargo, la altura metacéntrica no debe ser demasiado

grande , porque en ese caso la embarcación podría tener los

movimientos oscilatorios incómodos que provocan mareo.

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CURVA DE ESTABILIDAD ESTÁTICA

Conocida como

curva de estabilidad

estática.

En tanto el valor de

GH sea positivo, la

nave permaneceráestable. A la inversa,

cuando GH sea

negativo, la

embarcación será

inestable y volcará.

GH : brazo estabilizador, medida de la magnitud del par estabilizador, varía

conforme cambia el ángulo de rotación

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Los cuerpos sumergidos por completo

son estables si el centro de gravedad

queda debajo del centro de flotación.

Los cuerpos flotantes son estables si el

centro de gravedad esta debajo delmetacentro.

conclusión

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INVESTIGAR

1.MATERIALES PARA FLOTABILIDAD

(PROPIEDADES Y APLICACIÓN).

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Gracias

por su atención