FUERZAS DEBIDAS A FLUIDOS.

FUERZAS DEBIDAS A FLUIDOS.

1. FLUIDOS ESTÁTICOS

   • El fluido ejerce una fuerza que actua perpendicular a la superficie de interes
     • CÓMO SE CALCULA
       • utilizando F=p*a, que surge de la definicion de presion P=F/A
     • Actua sobre varias superficies
       • Planas horizontales
         • La presion es uniforme
       • Verticales,inclinadas o curva
         • Se debe tener en cuenta la variacion de presion y profundidad
   • Áreas planas sumergidas
     • APLICA
       • en áreas planas, verticales o inclinadas sumergidas por completo en el fluido
     • PROCEDIMIENTO
       • Localizar centroide del área
       • Determinar HC: profundidad del fluido y LC: distancia del nivel de superficie libre al centroide
         • Donde se relacionan en la ecuación Hc=Lc Sen 0
       • Calcular el área total
       • Calcular la fuerza resultante donde FR=YHcA
       • Calcular la ubicación del centro de presión con Lp=Lc Ic / LcA
       • Identificar punto S, donde angulo de inclinación intercepta el nivel de la superficie libre de fluido
     • DESARROLLO DEL PROCEDIMIENTO
       • Fuerzas resultantes
         • es la suma de fuerzas sobre los elementos pequeños de interés. dF=p(dA)=YH(dA)
       • Centro de presión
         • Es el punto sobre el área donde actua la fuerza resultante debido a la presión del fluido.
   • Fuerzas sobre superficies curvas
     • con fluidos debajo de ella
       • la fuerza vertical sobre la superficie curva es igual al peso del fluido arriba de ella.
       • la presión del fluido en la superficie provoca fuerzas que tienden a empujar hacia arriba y hacia la derecha, donde la superficie y las conexiones ejercen fuerzas de reacción hacia abajo y la izquierda.
     • con fluidos arriba y abajo
       • las fuerzas producidas por la presión del fluido tienen una componente horizontal que actua a la derecha de la compuerta.
         • esta fuerza actua sobre la proyección de la superficie de un plano vertical.
   • Aplicaciones
     • Construcción de pozos septicos
       • cámaras cerradas para facilitar la descomposición y separación de materia organica del agua procedente de alcantarillas de viviendas.
     • Muros de contención
       • detener masas de tierra u otros materiales sueltos manteniendo pendientes que naturalmente no pueden conservar
     • Muros inclinados para presas
       • barrera fabricada de piedra, hormigón o materiales sueltos, que se construye habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre un río o arroyo. Tiene la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para elevar su nivel con el objetivo de derivarla, mediante canalizaciones de riego, para su aprovechamiento en abastecimiento o regadío.

2. FLUIDOS FLOTABILIDAD

   • Experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del fluido que desplaza. La fuerza de flotación actúa en dirección vertical hacia arriba a través del centroide del volumen desplazado, y se define en forma matemática por medio del principio de Arquímedes, como :
     • PROCEDIMIENTO PARA RESOLVER PROBLEMAS DE FLOTACION
       • Dibujar un diagrama de cuerpo libre del objeto en el fluido. Mostrar todas las fuerzas que actúen sobre el cuerpo libre en dirección vertical.
     • Materiales para Flotabilidad
       • Es común que el material, tenga las propiedades siguientes: - Peso especifico y densidad bajos. - Poca o ninguna tendencia a absorber el fluido. - Compatibilidad con el fluido en que operara. - Capacidad de adoptar formas apropiadas. - Capacidad de soportar las presiones del fluido a que estara sujeto. - Resistencia a la abrasión y tolerancia a los daños. - Apariencia atractiva.

3. FLUIDOS ESTABILIDAD

   • 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. Un cuerpo en un fluido se considera estable si regresa a su posición original después de habérsele dado un giro pequeño sobre un eje horizontal.
     • Ejemplo:
       • Submarinos: 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