física que estudia los fluidos en reposo (estado de equilibrio), considerando fluidos tanto a los líquidos como a los gases, ya que un fluido es cualquier substancia capaz de fluir. Se caracterizan por carecer de forma propia y por lo tanto adoptar la del recipiente que los contiene. Por otra parte los líquidos (prácticamente incompresibles) poseen volumen propio, mientras que los gases (compresibles) ocupan la totalidad del recipiente que los contiene. Vemos pues que una de las diferencias que existen entre los líquidos y los gases es su coeficiente de compresibilidad, es decir que mientras que los líquidos son prácticamente ncompresibles, los gases son muy fáciles de comprimir.
1.2.1 Concepto de presión
La presión se define como la fuerza por unidad de superficie que se ejerce perpendicularmente a dicha superficie.
| Siendo: | m = masa. |
| P = presión. | g = aceleración de la gravedad (9,81 m/s2). |
| F = fuerza. | h = altura. |
| S = superficie. | γ = peso específico. |
En el sistema internacional Sl de unidades, la unidad de presión es el Pascal, simbolizado por Pa y equivale a un Newton por metro cuadrado. Pa = N/m2.
Pero existen otras varias unidades de uso corriente. En la tabla siguiente (1.3) se indican algunas de ellas y sus equivalencias:
Tabla 1.3 Unidades de presión y sus equivalencias
Sobre la superficie de un líquido al aire libre actúa la presión atmosférica, cuyo valor depende del peso de la columna de aire que gravita sobre él mismo. A 0°C y nivel normal tenemos la atmosfera normal. La presión estática puede expresarse como la presión absoluta medida con relación al cero o vacío absoluto y la presión relativa, también llamada manométrica, útil o eficaz, que es la que se obtiene disminuyéndola en el valor de la presión atmosférica, siendo esta última la que nos interesa en la práctica.
En el sistema técnico, que es el más empleado en nuestro campo (a pesar de estar al margen del Sistema Internacional Sl), la unidad de presión es el kilogramo-fuerza por metro cuadrado (kgf/m2) que por ser muy pequeño suele substituirse por el kilogramo-fuerza por centímetro cuadrado (kgf/cm2) que se hace equivaler a la atmosfera técnica o métrica (at).
En la Industria la presión estática se mide con los *manómetros metálicos.
*EI de elemento sensible Bourbon es el más usual para estos dispositivos y consiste en un tubo elástico curvado en forma de C de sección oval. La presión del agua deforma el tubo, transmitiéndose esta deformación mediante un piñón a la aguja. También se comercializan manómetros digitales controlados por microprocesador.
1.2.2 Presión hidrostática
La presión hidrostática es la presión que se ejerce en el interior de un líquido como consecuencia de su propio peso. La presión hidrostática que soporta un punto de un líquido es directamente proporcional al peso específico del líquido (γ) y a la profundidad (h). Ver figura 1.4.
Donde:
P = presión ejercida sobre la superficie, N/m2 (P = F/S).
F = fuerza perpendicular a la superficie, N.
S = área de la superficie donde se aplica la fuerza, m2.
h = profundidad o distancia a la superficie.
γ = peso específico.
Unidad de presión
Tal como ya se ha indicado, el pascal (Pa) es la presión uniforme que, actuando sobre una superficie plana de 1 metro cuadrado, ejerce perpendicularmente a esta superficie una fuerza total de 1 newton.
Figura 1.3 Esquema y componentes de un manómetro Bourdon
Para la medida de la presión se utilizan los barómetros y los manómetros. Los barómetros miden la presión absoluta respecto al vacío, mientras que los manómetros miden una presión relativa, diferencial, o presión manométrica, generalmente una sobrepresión (o depresión) respecto de la presión atmosférica. Normalmente se llaman barómetros a los instrumentos que miden la presión atmosférica.
La mayoría de los medidores de presión, o manómetros, miden la diferencia entre la presión de un fluido y la presión atmosférica local. Un elemento de medida de presión industrial es el manómetro de Bourdon (Figura 1.3).
Este manómetro está formado, como se ha indicado, por un tubo hueco de sección ovalada curvado en forma de gancho. Los manómetros empleados para registrar fluctuaciones rápidas de presión suelen utilizar sensores piezoeléctricos o electrostáticos que proporcionan una respuesta instantánea.
Como la mayoría de los manómetros miden la diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica local, hay que sumar esta última al valor indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta. Una lectura negativa del manómetro corresponde a un vacío parcial.
Las magnitudes señaladas por el manómetro pueden representar, en el caso de las conducciones hidráulicas, cuatro situaciones diferentes:
1. Presiones «estáticas» que corresponden a los casos en que el agua no se desplaza en la red, estando llenas sus tuberías.
2. Presiones «dinámicas», que son las obtenidas cuando el agua está circulando dentro de las tuberías.
3. Sobrepresiones, que son la parte de la presión dinámica que excede a la estática cuando esta es menor que ella.
4. Presiones negativas, que son valores de la presión dinámica inferiores a la presión atmosférica.
1.2.3 Teorema general de la hidrostática
Figura 1.4 Presión hidrostática
Los líquidos no reciben presiones únicamente del exterior. También el propio líquido pesa y esa fuerza peso va siendo mayor a medida que la profundidad medida desde la superficie libre del líquido aumenta.
La
