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MECÁNICA DE FLUIDOS
UNIDAD I: PROPIEDADES, ESTATICA Y CINEMÁTICA DE
LOS FLUIDOS
TEMA 03: PRESION Y ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS
SEMANA 3
3
1
PROPÓSITO
Al termino de la
sesión el estudiante
se encontrará en la
capacidad de aplicar
la teoría de fuerzas
en cuerpos
sumergidos en la
ingeniería
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
◼ La estática de fluidos (hidrostática) trata de
los problemas relacionados con los fluidos en
reposo.
◼ El fluido puede ser gaseoso o líquido. En
general, la estática de fluidos se llama
hidrostática cuando el fluido es un líquido y
aeroestática cuando el fluido es un gas.
◼ En la estática de fluidos no se tiene
movimiento relativo entre capas adyacentes
del fluido y, por lo tanto, no se tienen
esfuerzos cortantes (tangenciales) en éste
que traten de deformarlo.
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
◼ La estática de fluidos se utiliza para
determinar las fuerzas que actúan sobre
cuerpos flotantes o sumergidos y las fuerzas
que generan algunos dispositivos como las
prensas hidráulicas y los gatos para
automóvil.
◼ El diseño de muchos sistemas de ingeniería,
como las presas para agua y los tanques de
almacenamiento de líquidos, exige
determinar las fuerzas que actúan sobre las
superficies aplicando la estática de fluidos.
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
◼ Se tiene una pared plana donde contiene un
líquido (Compuertas depósitos, muros etc)
soporta en cada uno de sus puntos una presión
que ha sido definida como la altura de la
superficie libre del líquido al punto considerado
siempre que se trate de recipientes abiertos, que
es el caso más frecuente en aplicaciones
hidrostáticas.
◼ Por tanto, todas las fuerzas de presión
paralelas, cuya magnitud y dirección se
conocen, tendrán una resultante, P que
representa el empuje del líquido sobre una
superficie plana determinada, cuyo valor y punto
de aplicación vamos a determinar.
FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE
SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS
Una placa expuesta a un líquido, como una válvula de
compuerta en una presa, la pared de un tanque de
almacenamiento de líquidos o el casco de un barco en reposo,
queda sometida a la presión del fluido distribuida sobre su
superficie Sobre una superficie plana las fuerzas hidrostáticas
forman un sistema de fuerzas paralelas y, a menudo, se
necesita determinar la magnitud de la fuerza y su punto de
aplicación, el cual se llama centro de presión.
En la mayoría de los casos, el otro lado de la placa está
abierto a la atmósfera (como el lado seco de una compuerta)
y, donde, la presión atmosférica actúa sobre los dos lados de
la placa y conduce a una resultante cero. En esos casos
conviene restar la presión atmosférica y trabajar sólo con la
presión manométrica
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Cuando se analizan las fuerzas hidrostáticas sobre superficies
sumergidas, sencillamente se puede restar la presión atmosférica cuando
actúa sobre ambos lados de la estructura.
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Fuerza hidrostática sobre la superficie de un plano inclinado totalmente sumergido en
un líquido.
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
La presión en el centroide de unasuperficie equivale a la presión promedio sobre
ésta.
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
La fuerza resultante que actúa sobre una superficie plana es igual al
producto de la presión en el centroide de la superficie y el área superficial,
y su línea de acción pasa por el centro de presión.
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Caso especial: placa rectangular sumergida
Las fuerzas hidrostáticas que actúan sobre una superficie plana forman un
volumen cuya base (cara izquierda) es la superficie y cuya altura es la presión.
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Un automóvil pesado se sumergió en un lago por accidente y quedó sobre sus ruedas
(Fig. 3-31). La puerta mide 1.2 m de altura y 1 m de ancho, y el borde superior de la
misma está 8 m abajo de la superficie libre del agua. Determine la fuerza hidrostática
sobre la puerta y la ubicación del centro de presión, y determine si el conductor
puede abrir la puerta.
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
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Presión total sobre una pared plana rectangular
con líquido a ambos lados.
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
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Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
FAD
Wf
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Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
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  • 1. MECÁNICA DE FLUIDOS UNIDAD I: PROPIEDADES, ESTATICA Y CINEMÁTICA DE LOS FLUIDOS TEMA 03: PRESION Y ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS SEMANA 3 3 1
  • 2. PROPÓSITO Al termino de la sesión el estudiante se encontrará en la capacidad de aplicar la teoría de fuerzas en cuerpos sumergidos en la ingeniería Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
  • 8. ◼ La estática de fluidos (hidrostática) trata de los problemas relacionados con los fluidos en reposo. ◼ El fluido puede ser gaseoso o líquido. En general, la estática de fluidos se llama hidrostática cuando el fluido es un líquido y aeroestática cuando el fluido es un gas. ◼ En la estática de fluidos no se tiene movimiento relativo entre capas adyacentes del fluido y, por lo tanto, no se tienen esfuerzos cortantes (tangenciales) en éste que traten de deformarlo. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
  • 10. ◼ La estática de fluidos se utiliza para determinar las fuerzas que actúan sobre cuerpos flotantes o sumergidos y las fuerzas que generan algunos dispositivos como las prensas hidráulicas y los gatos para automóvil. ◼ El diseño de muchos sistemas de ingeniería, como las presas para agua y los tanques de almacenamiento de líquidos, exige determinar las fuerzas que actúan sobre las superficies aplicando la estática de fluidos. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
  • 12. FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS
  • 13. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ ◼ Se tiene una pared plana donde contiene un líquido (Compuertas depósitos, muros etc) soporta en cada uno de sus puntos una presión que ha sido definida como la altura de la superficie libre del líquido al punto considerado siempre que se trate de recipientes abiertos, que es el caso más frecuente en aplicaciones hidrostáticas. ◼ Por tanto, todas las fuerzas de presión paralelas, cuya magnitud y dirección se conocen, tendrán una resultante, P que representa el empuje del líquido sobre una superficie plana determinada, cuyo valor y punto de aplicación vamos a determinar.
  • 14. FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS Una placa expuesta a un líquido, como una válvula de compuerta en una presa, la pared de un tanque de almacenamiento de líquidos o el casco de un barco en reposo, queda sometida a la presión del fluido distribuida sobre su superficie Sobre una superficie plana las fuerzas hidrostáticas forman un sistema de fuerzas paralelas y, a menudo, se necesita determinar la magnitud de la fuerza y su punto de aplicación, el cual se llama centro de presión. En la mayoría de los casos, el otro lado de la placa está abierto a la atmósfera (como el lado seco de una compuerta) y, donde, la presión atmosférica actúa sobre los dos lados de la placa y conduce a una resultante cero. En esos casos conviene restar la presión atmosférica y trabajar sólo con la presión manométrica Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
  • 15. Cuando se analizan las fuerzas hidrostáticas sobre superficies sumergidas, sencillamente se puede restar la presión atmosférica cuando actúa sobre ambos lados de la estructura. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
  • 16. Fuerza hidrostática sobre la superficie de un plano inclinado totalmente sumergido en un líquido. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
  • 18. La presión en el centroide de unasuperficie equivale a la presión promedio sobre ésta. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
  • 19. La fuerza resultante que actúa sobre una superficie plana es igual al producto de la presión en el centroide de la superficie y el área superficial, y su línea de acción pasa por el centro de presión. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
  • 22. Caso especial: placa rectangular sumergida Las fuerzas hidrostáticas que actúan sobre una superficie plana forman un volumen cuya base (cara izquierda) es la superficie y cuya altura es la presión. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
  • 24. Un automóvil pesado se sumergió en un lago por accidente y quedó sobre sus ruedas (Fig. 3-31). La puerta mide 1.2 m de altura y 1 m de ancho, y el borde superior de la misma está 8 m abajo de la superficie libre del agua. Determine la fuerza hidrostática sobre la puerta y la ubicación del centro de presión, y determine si el conductor puede abrir la puerta. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ
  • 28. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ Presión total sobre una pared plana rectangular con líquido a ambos lados.
  • 29.
  • 30.
  • 31.
  • 32.
  • 33. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ W2=bP2 W1=bP1 superficie liquida
  • 34.
  • 35.
  • 36.
  • 37.
  • 38. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ FAD Wf CBDA
  • 44. Ing Alejandro GARCÍA ORTIZ En estructuras hidraulicas