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Defina qué es presión estática, dinámica y presión hidrostática Defina presión estática La presión estática, es la presión ejercida por un fluido en reposo. Un fluido es cualquier sustancia que no se ajusta a una forma fija. Puede ser un líquido o un gas. Dado que el fluido no se mueve, la presión estática es el resultado del peso del fluido o de la fuerza de gravedad que actúa sobre las partículas del fluido. La presión estática es la presión que ejerce un líquido o gas, como el agua o el aire. Específicamente, es la presión medida cuando el líquido o el gas está quieto o en reposo. Existen varias aplicaciones industriales y científicas diferentes para este término, pero la mayoría tienen que ver con la presión del aire más que con la presión del agua. En la aviación, por ejemplo, un sistema de presión estática es cómo funcionan el altímetro y el indicador de velocidad del aire de un avión. En construcción, se refiere a la presión que debe ejercer un ventilador en un sistema de ventilación para que el aire fluya. Hay dos formas diferentes de medir la presión estática. La primera (y más común) medida es tomar la fuerza ejercida por el fluido y dividirla por el área sobre la que actúa. Un segundo método común para calcular la presión estática es calcular la altura de presión, que a veces se llama cabeza, y lo que puede ver en la imagen. El concepto también es esencial en la ciencia de la mecánica de fluidos. Científicamente, la presión estática se distingue de la presión dinámica, las cuales son componentes de la presión total de un sistema. Esta relación se define en la ecuación de Bernoulli y se relaciona con el estudio del flujo y movimiento de los fluidos. El principio de la ecuación de Bernoulli es que la presión estática y la presión dinámica pueden variar mucho en diferentes áreas de un fluido en movimiento, pero la presión total permanece constante. La altura de presión es qué tan alto subirá el líquido si se eliminan las fuerzas que lo confinan. Por lo tanto, tiene unidades generalmente asociadas con la longitud.
La presión y la altura de presión están relacionadas matemáticamente. Esa relación se muestra mediante estas ecuaciones: Dividir la presión por la unidad de peso del fluido nos da la altura de presión asociada con esa presión. El peso unitario (también conocido como peso específico) es el peso por unidad de volumen de fluido. Esta es una constante única para cada fluido individual. Medición de la presión estática La presión estática es el peso del fluido por encima del punto que se está examinando. Para calcular la presión, use esta ecuación (que es una reordenación de la ecuación de la cabeza de presión):
especialmente a altas temperaturas. Grundfos suministra bombas circuladoras que cumplen los requisitos de todos los sistemas abiertos y presurizados. Defina presión dinámica En general, la presión es una medida de la fuerza ejercida por unidad de área en los límites de una sustancia. El término presión dinámica (a veces llamado presión de velocidad) está asociado con el flujo de fluido y con el efecto de Bernoulli, que se describe mediante la ecuación de Bernoulli: Este efecto provoca la disminución de la presión del fluido (presión estática) en las regiones donde aumenta la velocidad del flujo. Esta disminución de la presión en una constricción de una ruta de flujo puede parecer contradictoria, pero parece menos cuando se considera que la presión es la densidad de energía. En el flujo de alta velocidad a través de la constricción, la energía cinética (presión dinámica
- ½.ρ.v 2 ) debe aumentar a expensas de la energía de presión (presión estática – p). Como se puede ver, la presión dinámica es la presión dinámica es uno de los términos de la ecuación de Bernoulli. En dinámica de fluidos incompresible, la presión dinámica es la cantidad definida por: La forma simplificada de la ecuación de Bernoulli se puede resumir en la siguiente ecuación de palabras memorable: presión estática + presión dinámica = presión total (presión de estancamiento) La presión total y dinámica no son presiones en el sentido habitual: no se pueden medir con un aneroide, un tubo de Bourdon o una columna de mercurio. Para evitar una posible ambigüedad al referirse a la presión en la dinámica de fluidos, muchos autores usan el término presión estática para distinguirlo de la presión total y la presión dinámica. El término presión estática es idéntico al término presión, y puede identificarse para cada punto en un campo de flujo de fluido. La presión dinámica es la diferencia entre la presión de estancamiento y la presión estática.
Presión dinámica y pérdida de presión La presión dinámica está estrechamente relacionada con las pérdidas de presión. En el análisis práctico de los sistemas de tuberías, la cantidad de mayor importancia es la pérdida de presión debido a los efectos viscosos a lo largo de la longitud del sistema, así como las pérdidas de presión adicionales que surgen de otros equipos tecnológicos como válvulas, codos, entradas de tuberías, accesorios y tes. Por observación, la pérdida de carga es aproximadamente proporcional al cuadrado del caudal en la mayoría de los flujos de ingeniería (flujo de tubería turbulento totalmente desarrollado). De hecho, la pérdida de carga es directamente proporcional a la presión dinámica. La constante de proporcionalidad es el coeficiente de pérdida de presión. El coeficiente de pérdida de presión se observa K o ξ (pronunciado “xi”). Este coeficiente caracteriza la pérdida de presión de un determinado sistema hidráulico o de una parte de un sistema hidráulico. Se puede medir fácilmente en bucles hidráulicos. El coeficiente de pérdida de presión se puede definir o medir tanto para tuberías rectas como para pérdidas locales (menores). Por ejemplo, el coeficiente de pérdida de presión ξ = 4.9 hace que la caída de presión sea aproximadamente 4.9 veces la presión dinámica. En un sistema presurizado y cerrado, con un fluido circulante, la presión total consta de dos elementos; una presión estática y una presión dinámica. La presión dinámica indica la cantidad de la presión total que guarda relación con la velocidad del fluido en las tuberías. La presión dinámica se utiliza para calcular la pérdida de presión en las tuberías. La presión dinámica es la energía cinética por unidad de volumen de un fluido. La presión dinámica es uno de los términos de la ecuación de Bernoulli, que puede derivarse de la conservación de la energía de un fluido en movimiento. La presión dinámica, junto con la presión estática y la presión debida a la elevación, se utiliza en el principio de Bernoulli como balance de energía en un sistema cerrado. Los tres términos se utilizan para definir el estado de un sistema cerrado de un fluido incompresible de densidad constante.
Qué es la presión hidrostática La presión hidrostática es la presión que se somete un cuerpo sumergido en un fluido, debido a la columna de líquido que tiene sobre él. La presión hidrostática no depende de la masa, del peso o del volumen total del fluido, sino de la densidad del fluido (p), la aceleración de la gravedad (g) y la profundidad del fluido (h). La presión hidrostática, por lo tanto, se calcula de con la siguiente fórmula: Junto con la presión hidrostática, también existe en paralelo la presión atmosférica que es aquella que la atmósfera ejerce sobre el fluido. La presión hidrostática es la fuerza que el fluido en estado de reposo ejerce sobre las paredes y obedece a dos principios: Principio de Pascal El principio de Pascal descrito por Blaise Pascal (1623-1662) nota que la presión de los fluidos estáticos se ejerce en todas las direcciones como, por ejemplo, la presión que los fluidos ejercen sobre un feto o en un airbag. Principio de Arquímedes El principio del italiano Arquímedes (287 a.C. - 212 a.C.) describe el empuje hidrostático que se produce cuando la presión en un fluido aumenta con la profundidad, o sea, cuando un objeto es sumergido en un fluido, experimenta una presión vertical y hacia arriba equivalente al fluido que despejó al ocupar el espacio llevando el objeto a la flotabilidad. Podemos afirmar que es aquella que ejerce un líquido o fluido que se encuentra en reposo. Es una presión natural, que el líquido ejerce de manera propia, sin que sea necesario que se aplique una fuerza o movimiento. Hay que agregar que todos los fluidos ejercen presión hidrostática. No existe ningún fluido que no lo haga. Es una fuerza natural e inevitable, al igual que la gravedad. Desde un punto de vista práctico, podemos decir que se trata de la presión que ejerce un fluido sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene. Igualmente, es la misma presión que ejerce sobre todo objeto sumergido en dicho fluido. Siempre una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o la superficie del objeto sumergido. Hay que decir que deja de ser una fuerza perpendicular si el fluido empiece estar en movimiento.
En buena medida depende de la densidad del fluido en cuestión y de la altura del mismo con referencia al punto de medida. En líneas generales, se puede afirmar que los fluidos más densos tienen mayor capacidad ejercer dicha presión. Esta es continua y constante. Por ejemplo, dentro de una piscina todas las paredes sufren una presión constante por la fuerza del agua aplicando la presión hidrostática sobre el perímetro de la piscina. Si el fluido se encuentra en reposo, insistimos en que esta presión va ser constante. En cambio, va a variar si empieza a manifestarse cierta cantidad de movimiento. Esto se debe que aparecen vectores con coordenadas que alteran la distribución de las fuerzas. Fórmula de la presión hidrostática para calcularla Se sabe que, en la disciplina de la física, se utiliza la matemática para hacer cálculos y determinar la naturaleza y cantidad de una determinada fuerza. Puede considerarse como una fuerza que se ejerce desde un fluido almacenado en un determinado recipiente. Por lo tanto, existe una fórmula aritmética para poder calcularla. ¿Cómo es la fórmula para calcularla? Desde un punto de vista matemático, es bastante sencilla de aplicar. En lo que se debe tener cuidado es en poder comprenderla , saber cómo son sus valores y la manera correcta de utilizarla en un determinado momento. La fórmula te la presentamos a continuación: P= d x g x h Como se puede notar, es una fórmula que solamente implica la multiplicación de un conjunto de factores. El asunto es entender correctamente cuáles son los factores involucrados en el cálculo de la presión. Cada uno de ellos los describimos en la siguiente lista: P= es la presión hidrostática propiamente dicha, la cual se suele medir en “pascales”. Un pascal es una unidad de medida que equivale a la presión que ejerce una fuerza de 1 Newton sobre 1 metro cuadrado, siendo esta fuerza perpendicular a la superficie indicada.
Una botella de gaseosa soporta una doble presión: del líquido y del gas agregado al mismo. Por ello, muchas veces cuando estas botellas se vacían tienen un aspecto “desinflado”. Todos los niños y adultos alguna vez en su vida han inflado un globo. En dado caso, es la presión del aire en el interior del globo lo que hace que el mismo se infle. Es de apreciar que el material del globo no soporta dicha presión, pues se deforma e incluso estalla si la cantidad de aire es demasiada. Muchas veces se habla de líquidos para entender este tipo de presión. No obstante, sucede que el término más adecuado es fluido. En el caso del globo que acabamos de mencionar, el aire no es un líquido, pero si fluye. Por ello, es capaz de dar este tipo de presión. Y que todo fluido tiende a seguir fluyendo, y al estar estático sustituye su movimiento por una presión lateral. Esto es algo que ocurre en todo fluido que queda almacenado en un recipiente o espacio bordeado de límites.
