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8/17/2019 Estabilidad de CS y F.pdf
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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
