Bases Teóricas

Bases Teóricas

Presión

Una persona acostada o parada sobre una colchoneta aplica la misma fuerza en ambos casos (su peso). Sin embargo, la colchoneta se hunde más cuando se concentra la fuerza sobre la pequeña superficie de los pies.

El peso de la persona se reparte entre los puntos de la superficie de contacto: cuanto menor sea esta superficie, más fuerza corresponderá a cada punto.

Se define la presión como el cociente entre el módulo de la fuerza F ejercida perpendicularmente en una superficie y el área A de ésta. Se define la fórmula en la ecuación:

P = F/A

En los fluidos se transmiten presiones, a diferencia de lo que ocurre en los sólidos, que transmiten fuerzas. Este comportamiento fue descubierto por el físico francés Blaise Pascal (1623-1662), quien estableció el siguiente principio: “Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente, se transmite sin alteración a través de todo el fluido”.

Es igual en todas las direcciones y actúa mediante fuerzas perpendiculares a las paredes que lo contienen” El principio propuesto por Pascal establece el fundamento del funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el cilindro, el freno, el ascensor y la grúa, entre otras.

Trinomio de Bernoulli

El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente.

Fue expuesto por Daniel Bernoulli (Hidrodinámica, Bernoulli, 1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:

a) Cinética: es la energía debida a la velocidad que posee el fluido.

b) Potencial gravitacional: es la energía debida a la altitud de un fluido.

c) Energía de flujo: es la energía debida a la presión que posee el fluido.

La siguiente ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos términos:

2Vp/2 + P + gρz = Constante

- V = velocidad del fluido en la sección considerada.

- g = aceleración gravitatoria.

- z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.

- P = presión a lo largo de la línea de corriente.

- ρ = densidad del fluido.

Para aplicar la ecuación se deben realizar los siguientes supuestos:

- Viscosidad (fricción interna) = 0. Es decir, se considera que la línea de corriente sobre la cual se aplica se encuentra en una zona “no viscosa” del fluido.

- Caudal constante.

- Fluido incompresible: ρ es constante.

Ley de Conservación de Energía

El principio de Bernoulli puede ser visto como otra forma de la ley de la conservación de la energía, es decir, en una línea de corriente cada tipo de energía puede aumentar o disminuir en virtud de la disminución o el aumento de las otras dos. La ecuación también se puede expresar de la manera descrita:

2V/2 (Energía Cinética) + P/p (Energía de Flujo) + gz (Energía Potencial) = Constante 

Así se puede concluir que la energía total que posee un fluido incompresible, no viscoso y con caudal constante es la suma de la energía cinética, la energía de flujo y la energía potencial gravitatoria por unidad de masa, y es constante a lo largo de su recorrido.

Un líquido confinado es uno de los medios más versátiles para modificar y controlar movimientos y transmitir potencia, tal como lo establece el Principio de Bernoulli. Es tan resistente como el acero (ya que se puede aproximar como un fluido incompresible), y además infinitamente flexible. Cambia de forma para adaptarse al cuerpo que resiste su empuje. Se puede dividir en partes, cada parte haciendo el trabajo a su medida, y puede ser reunido para que trabaje en conjunto.

Hidráulica en la industria laboral

La hidráulica es una de las formas más versátiles y flexibles que ha empleado el hombre para transmitir energía. Los sistemas hidráulicos convierten la energía de una forma a otra para desempeñar labores útiles. En las máquinas se puede usar la potencia de un motor diésel o gasolina para transformarla en potencia hidráulica. Por ejemplo, se usa la energía hidráulica para elevar y descender el cucharón de un cargador o la hoja topadora de un tractor, también se usa 6 para inclinar hacia el frente o atrás y para accionar implemento que rotan, agarran, empujan, jalan y desplazan cargas de un lugar a otro. Otra aplicación importante es accionar los cilindros de la dirección y el sistema de frenos de vehículos.