UNIVERSIDAD DE LAMBAYEQUEFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA INGENIERÍA AMBIENTAL

PRESA HIDRÁULICA, MEDIDAS DE PRESIÓN, BOMBA DE VACÍO, TUBOS EN U Y CICLO HISTÉRESIS

CURSO:

Física II

ESTUDIANTES:

Bazán Carranza Dalia.

Becerra Medina Karla

Nazario Carhuatocto Víctor Jaime

Pérez Vega José Eliam.

PROFESOR:

Yovana Edith Medina Vásquez

CICLO:

VI

Chiclayo, Abril del 2016

INTRODUCCIÓN

El interés creciente por la degradación del medio ambiente del medio ambiente genera la

necesidad de comprender la dinámica del agua en la naturaleza, facilitando el manejo y

el aprovechamiento de los recursos hídricos en armonía con el medio ambiente.

La estática de fluidos 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 hecho de que los gases, a diferencia de los líquidos, puedan comprimirse hace que el

estudio de ambos tipos de fluidos sean diferentes. En la atmósfera se dan los

fenómenos de presión y de empuje que pueden ser estudiados de acuerdo con los

principios de la estática de gases.

Se entiende por fluido un estado de la materia en el que la forma de los cuerpos no es

constante, sino que se adapta a la del recipiente que los contiene. La materia fluida

puede ser trasvasada de un recipiente a otro, es decir, tiene la capacidad de fluir. Los

líquidos y los gases corresponden a dos tipos diferentes de fluidos.

Los primeros tienen un volumen constante que no puede mortificarse apreciablemente

por compresión. Se dice por ello que son fluidos incompresibles. Los segundos no tienen

un volumen propio, sino que ocupan el del recipiente que los contiene; son fluidos

compresibles porque, a diferencia de los líquidos, sí pueden ser comprimidos.

El estudio de los fluidos en equilibrio constituye el objeto de la estática de fluidos, una

parte de la física que comprende la hidrostática o estudio de los líquidos en equilibrio, y

la aerostática o estudio de los gases en equilibrio y en particular del aire.

1. PRINCIPIO DE PASCAL

El físico y filósofo francés Blas Pascal (1623-1662) fue el primero en enunciar el principio de trasmisión uniforme de la presión en un líquido. Si en un recipiente lleno de agua, cerrado por todas partes, que tiene dos aberturas, una de ellas cien veces más grande que la otra, y en cada una colocamos un émbolo que ajuste perfectamente; un hombre empujando el émbolo chico igualaría la fuerza de cien hombres que empujasen el grande y podría más que noventa y nueve.

Este principio se enuncia como sigue:

“Toda presión ejercida sobre una porción plana de la superficie de un líquido encerrado por todas partes, se trasmite integralmente a toda porción plana considerada sobre la pared o en el interior del líquido, cualquiera que sea su orientación”

Este principio se comprueba con dispositivos como la prensa hidráulica (frenos hidráulicos de un automóvil y gatos hidráulicos) y el ascensor hidráulico (elevadores de automóviles y elevadores de carga para sistemas hidráulicos en maquinaria).

P=P0+ ρgh

P'=P0+∆P+ ρgh

P'=P+∆P

P0 + ΔP

P0

2. PRENSA HIDRÁULICA

La prensa hidráulica es una de las aplicaciones del principio de Pascal. Consta esencialmente de dos pistones de diferente diámetro, cada uno con su respectivo émbolo, unidos por medio de un tubo de comunicación.

Se llenan de líquido el tubo y los cilindros, y al aplicar una fuerza en el émbolo de menor tamaño la presión que genera se trasmite íntegramente al émbolo mayor. Al penetrar el líquido en el cilindro mayor, que está unido a una plataforma, empuja el émbolo hacia arriba

Ejercicios:

En un elevador de automóviles que se emplea en un taller, el aire comprimido ejerce una fuerza sobre un pequeño émbolo de sección transversal circular que tiene un radio de 5.00cm. Esta presión se transmite por medio de un líquido a un segundo émbolo de 15.00cm de radio. ¿Qué presión del aire producirá esta fuerza?

¿Qué fuerza se obtendrá en el émbolo mayor de una prensa hidráulica cuya área es de 100 cm2, cuando en el émbolo menor de área igual a 15 cm2 se aplica una fuerza de 200 N?

3. UNIDADES DE PRESIÓN

3.1. LA PRESIÓN

En un sistema físico, llamamos presión a la acción o fuerza que actúa directamente y en forma normal (perpendicular) contra la unidad de superficie o área y se expresa como la relación:

Presion= FuerzaArea

3.2. UNIDADES

1baria=1 dinacm2

1 ¿̄10 newtoncm2 =1000000barias

1 pascal=1 newtonm2

Las unidades que se usan frecuentemente para indicar el concepto de presión:

Tonm2

Tonc m2

kgm2

lbpulg2

, atm , kPa yMPa

Equivalencia de unidades del sistema internacional e inglés para la presión:

1atm=760mmde Hg=29,92 pulg deHg=1,033 kgcm2

=101.3KPa=14.7 lb / pulg2

3.3. TIPOS DE PRESIÓN Presión absoluta

Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absoluto. La presión absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre las moléculas lo que indica que la proporción de moléculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequeña.

Presión atmosférica

La presión atmosférica se debe al peso del aire sobre un cierto punto de la superficie terrestre por lo tanto, es lógico suponer que cuanto más alto esté el punto, tanto menor será la presión, ya que también es menor la cantidad de aire que hay por encima.

Presión manométrica

Esta presión es la que ejerce un medio distinto al de la presión atmosférica. Representa la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica. La presión manométrica sólo se aplica cuando la presión es superior a la atmosférica. Cuando esta cantidad es negativa se la conoce bajo el nombre de presión negativa. La presión manométrica se mide con un manómetro.

3.4. INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

3.4.1. EL MANÓMETRO

Existen varios dispositivos para medir la presión, tanto atmosférica como relativa, uno de ellos y el mas sencillo es el manómetro de tubo abierto, este consiste en un tubo en forma de U, que es llamado también manómetro diferencial, este se encuentra parcialmente lleno con un líquido, que usualmente puede ser mercurio o agua. La presión que se mide se relación a la diferencia en altura de los niveles del líquido.

P=P0+ ρgh

La presión que mide el manómetro es la presión relativa, la presión atmosférica se mide con un barómetro de mercurio.

Cuando se desea pedir las presiones producidas por fluidos que se encuentran en recipientes herméticos

4. BOMBA DE VACÍO

Vacío:De acuerdo con la definición de la sociedad americana de vacío (1958), el termino vacío se refiere a cierto espacio lleno de gases, por lo que grado de vacío se incremente en relación directa con la disminución de presión de los gases. Esto significa que en cuanto más se disminuya la presión, mayor vacío se obtiene

Existen diversas áreas en las que se puede emplear el vacío, entre ellas destacan la técnica de vacío se utiliza para extraer la humedad de los alimentos, químicos productos farmacéuticos, otros líquidos

Bomba de vacío:Son dispositivos que generan vacío mediante la utilización de un motor eléctrico. Se emplean cuando se requieren elevadas cantidades de aspiración, existen varias tecnologías y por ende muchas aplicaciones distintas, son utilizadas en máquinas de envasado, imprenta, entre otras

o Un tubo que conduce un fluido líquido cuya densidad es 1,30 X 103 Kg/m3 es horizontal en h0 = 0 m. Para evitar un obstáculo, el tubo se debe doblar hacia arriba, hasta alcanzar una altura de h1 = 1,00 m. El tubo tiene área transversal constante. Si la presión en la sección inferior es P0 = 1,50 atm, calcule la presión P1 en la parte superior.

Solución:

Según lo que predice la ecuación de continuidad, al tener área transversal constante, no debe cambiar la velocidad del fluido en su interior, por tanto: v0 = v1 = v En consecuencia, aplicando la ecuación de Bernouilli a puntos en la parte superior y la parte inferior, se tiene: P0 + ρ g h0 + ½ ρ v2 = P1 + ρ g h1 + ½ ρ v2 P0 + ρ g h0 = P1 + ρ g h1

De donde:P1 = P0 + ρ g [h0 - h1]P1 = 1, 50+ [1,30X103 Kg/m3] [9,8 m/s2 ][0 m - 1.0 m]P1 =

5. TUBOS EN U

Se trata de un tubo transparente y doblado en forma de “U” y abierto en ambos extremos. Por cada rama se vierten dos líquidos de diferente densidad e inmiscibles entre si por ejemplo, agua y aceite de cocina. No importa cuál ocupe el fondo del tubo (eso dependerá de cuánto pongamos de cada uno), pero siempre ocurrirá que el de menor densidad va a quedar por arriba del más denso.

Los tubos en U tienen varias finalidades, una de ellas es que conociendo la densidad de uno de los líquidos se puede conocer la densidad del otro.

Para hacer la lectura de este instrumento se procede de la siguiente manera. Considerando el nivel indicado por la superficie que separa los dos líquidos inmiscibles, que corta ambas ramas a la misma altura.

La presión debajo de la superficie que separa los dos líquidos, y corta a las ramas a la misma altura, es la misma.

∆ P1=∆ P2

La superficie donde queda el aire en ambos fluidos es igual a la presión atmosférica. Entonces aplicando el principio general de la hidrodinámica tenemos que:

ρ1∆h1= ρ2∆h2

5.1. FLUIDOS MISCIBLES

Miscibilidad término que se refiere a la característica de líquido para mezclarse en todas las proporciones, formando una solución homogénea.

En principio, el término se aplica también a otras fases (los sólidos y los gases), pero el foco principal está en solubilidad de un líquido en otro. Agua y etanol, por ejemplo, son miscible puesto que se mezclan en todas las proporciones.

5.2. FLUIDOS NO MISCIBLES

Se dice que las sustancias son inmiscibles si en alguna proporción no son capaces de formar una fase homogénea. Por ejemplo el aceite de petróleo y el agua son inmiscibles en el mayor número de condiciones, aunque se pueden convertir en miscibles añadiéndole un agente emulsivo.

CONCLUSIONES

La presión aplicada a un fluido incompresible confinado se transmite totalmente a todas las partes del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene.

La presión hidrostática sirve para multiplicar fuerzas pequeñas obteniendo fuerzas mayores.

BIBLIOGRAFÍA

MARTIN, A. Apuntes de Mecánica de Fluidos. Creative Commons, España, 2011

VALERA, A. Apuntes de Física General .Universidad Autónoma de México, México, 2005

SOLDOVIERI, T. Física General: Una introducción a los fluidos, vibraciones y termodinámica. Universidad del Zulia, Venezuela ,2009

MEDINA, H. Física 2, PUCP, Perú, 2009

LINKOGRAFÍA

http://www.angelfire.com/ultra/apuntesfisica/fluidos/hidrodinres.pdf

https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/10614/1/D-42926.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=zyg_AhLlJf8