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mecánica de fluidos
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SEMANA 8:
CURSO: MECANICA DE FLUIDOS
DOCENTE: Ing. Luis Huamán Quiliche
CENTRAL HIDROELÉCTRICA
Acuario con ventanas de
observaciónMuro de contención
Recipiente con líquido Tanque con superficie curva
Depósito de
fluido y
escotilla
1. ¿Como actúa la fuerza sobre las áreas sumergidas?
2. ¿La presión varía en puntos diferentes del fluido? Si
es así, ¿como varía?
3. ¿Cómo afecta la fuerza que ejerce la presión del
fluido al diseño del recipiente (contenedor)?
4. ¿Qué consecuencias habría si las fuerzas excedieran
la capacidad del contenedor para resistirlas?¿como
fallarían?
1. ¿Cómo se calcula la fuerza por cualquier fluido estático
sobre un área horizontal y un área sumergida?
2. ¿Cómo se obtiene la fuerza resultante de fluido
estático?
3. ¿Qué es el centro de presión?
4. ¿Qué se debe tener en cuenta en la distribución de y
dirección de la fuerza resultante en su línea de acción y
la superficie plana o curva sumergida?
LOGRO DE LA SESIÓN
• Al término de la sesión, el estudiante, resuelve ejercicios
y problemas, relacionado a las fuerzas sobre superficies
planas y curvas por efectos de la presión hidrostática,
basados en la aplicación de ingeniería, con precisión en
los resultados, delimitación del procedimiento, y
correspondencia con la fundamentación teórica.
FUERZAS SOBRE
SUPERFICIES PLANAS Y
CURVAS
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
• En cada caso de la figura
anterior, , el fluido ejerce una
fuerza que actúa en forma
perpendicular a la superficie
de interés, según la definición
fundamental de presión:
A
FP
EJEMPLO 1:
• Si el cilindro de la figura anterior ,
tiene un diámetro interno de 2pulg y
opera a una presión de 300psig,
calcule la fuerza sobre sus extremos
SUPERFICIES PLANAS HORIZONTALES BAJO LIQUIDOS
• Si el tambor de
la figura esta
abierto a la
atmósfera en su
parte superior,
calcule la fuerza
que actúa sobre
el fondo.
COMENTARIO
La fuerza calculada en estos problemas, es la
que el fluido ejerce sobre el fondo interior del
contenedor
PAREDES RECTANGULARES
Muro de contención vertical
Muro inclinado (presa)
La fuerza ejercida por la presión del fluido tiene a hacer girar la pared o romperla en el sitio en que está fija al fondo
• La fuerza real se distribuye sobre toda la pared, pero para el
propósito del análisis es deseable determinar la fuerza
resultante y el lugar en que actúa, el cual se denomina centro
de presión. Es decir, si toda la fuerza se concentrara en un
solo punto;
¿dónde estaría éste y cuál sería la
magnitud de la fuerza?
Distribución de la presión sobre el muro vertical de
contención. Pared vertical rectangular
EJEMPLO 2:
• En la figura anterior , el fluido es gasolina (Sg=0.68 y su
profundidad total es de 12 pies. La pared tiene 40 pies de
ancho. Calcule la magnitud de la fuerza resultante sobre la
pared y la ubicación del centro de presión.
Ejemplo 3:
La figura muestra una presa de 30.5 m de ancho que contiene
agua dulce con un tirante de 8 m, la cortina de la presa esta
inclinada con un ángulo de 60°. Calcule la magnitud de la
fuerza resultante sobre la presa, así como la localización del
centro de presión.
AREAS PLANAS SUMERGIDAS
EN GENERAL
Fuerza sobre un área
plana sumergida
• Definición de parámetros utilizados en el análisis de la fuerza
resultante en un área plana sumergida:
EJEMPLO 4:
• En la figura anterior , el tanque contiene un aceite lubricante
con gravedad especifica de 0.91, en su pared inclinada de
=60°se coloca una compuerta rectangular con dimensiones
B=4pies y H=2pies. El centroide de la compuerta se encuentra
a una profundidad de 5pies de la superficie del aceite. Calcule:
a. La magnitud de la fuerza resultante FR sobre la compuerta y
b. La ubicación del centro de presión.
EJEMPLOS
• Para cada uno de los
casos ilustrados en
las figuras, calcule la
magnitud de la
fuerza resultante
sobre el área
indicada y la
ubicación del centro
de presión. Señale la
fuerza resultante
sobre el área y
dimensiones su
ubicación con
claridad.
• Para cada uno de
los casos
ilustrados en las
figuras, calcule la
magnitud de la
fuerza resultante
sobre el área
indicada y la
ubicación del
centro de presión.
Señale la fuerza
resultante sobre el
área y
dimensiones su
ubicación con
claridad.
2. Se diseñó tanque cilíndrico de 500mm de diámetro y 1.80m de altura,
como se ilustra en la figura. El agua fluye a través de una válvula
abatible en el fondo, con una abertura de 75 mm de diámetro. Debe
empujarse la tapa hacia arriba para abrir la válvula. ¿cuánta fuerza se
necesita para abrir la válvula?
3. La pared mostrada en la figura, tiene 20 pies de ancho. Calcule la
fuerza total sobre la pared causada por la presión del agua y localice el
centro de presión; también determine el momento provocado por esta
fuerza en la base de la pared.
DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZA SOBRE UNA
SUPERFICIE CURVA SUMERGIDA
• Diagrama de
cuerpo libre
de un
volumen de
fluido por
arriba de la
superficie
curva
¿Qué aprendimos en la clase de
hoy?
¿Para que servirá lo aprendido en la
carrera de Ingeniería de Minas?
INVESTIGAR:
1.DESARROLLO DEL PROCEDIMIENTO
GENERAL PARA FUERZAS EN AREAS
PLANAS SUMERGIDAS (demostración
de las fórmulas analizadas)
GRACIAS
POR SU ATENCIÓN
