Arquitectura Fluidos en La Construccion

 

Arquitectura

Fluidos en la construcción Se denomina fluidos a los líquidos y gases debido a que sus átomos pueden moverse entre si. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS. En los líquidos las distancias intermoleculares son grandes varían fuertemente con las distancias y por esto tienden a ser más débiles, son prácticamente incompresibles. En los gases las moléculas intercalan, débilmente por lo que son incapaces de transmitir esfuerzos, son más compresibles que los líquidos. PRESION. La presión representa la fuerza que se ejerce sobre cada unidad de superficie, su unidad es: P = F = N Pa (Pascal) S m en todo punto del interior de un liquido en reposo hay presiones en todas direcciones y en  todo sentido, todas de igual valor.  la presión de un liquido aumenta con la profundidad.  la presión que un liquido ejerce es perpendicular a la misma. Estas conclusiones son validas para los gases. PRESION ATMOSFERICA. La atmósfera rodea a la tierra su espesor es de 50Km, pesa, y por lo tanto ejerce una presión sobre las cosas y las personas inmersas en ella, esto es lo que se denomina presión atmosférica. Su valor es aproximadamente de : Po = 98000Pa DENSIDAD. Es la cantidad de masa por unidad de volumen. ϑ = m v En los líquidos varia con la temperatura, resulta imprescindible al aumentar la presión a temperaturas constante. Por esto los líquidos son incompresibles. Para los gases cualquier cambia de presión origina cambio en su densidad. VISCOSIDAD. Se considera como el rozamiento de un fluido, los líquidos son mas viscosos que los gases. -en los líquidos la viscosidad disminuye si la temperatura aumenta. -en los gases la viscosidad aumenta si la temperatura aumenta. TENSION SUPERFICIAL. Es decir la superficie libre de los líquidos esta sometida a un estado de esfuerzos y a esta propiedad se la conoce como tensión superficial. La tensión superficial aumenta cuando la temperatura disminuye. FLUIDOS EN REPOSO. Expresión fundamental de la hidrostática : si el fluido esta en equilibrio cualquier parte de el lo estará, por lo tanto para el mismo debe cumplirse que la sumatoria de fuerzas sea nula.  “ Ley fundamental de la hidrostática”. La presión en un punto de un liquido en reposo es igual a la presión en otro punto, mas la diferencia de nivel entre los mismos multiplicado por la densidad del medio y la aceleración de la gravedad. Una derivación de esta ley es lo que conocemos como “Principio de Pascal” : la presión aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminución a cada punto del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene.

 “Principio de Arquímedes” : cuando se sumerge un cuerpo en un liquido parece que pesara menos, es por la acción que el liquido ejerce sobre el cuerpo, el empuje, se traduce como una fuerza vertical de abajo hacia arriba. El empuje es igual al peso del liquido desalojado, si el empuje es menor que el peso del cuerpo, o sea, su densidad es menor a la del cuerpo este se hunde. Si el empuje es igual al peso del cuerpo se mantiene en equilibrio. Si el empuje es mayor, el cuerpo aflora en parte sobre la superficie, la profundidad a la que se establece será aquella en la que los pesos se igualen. INSTRUMENTOS DE MEDICION. Manómetro : a la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica se la denomina presión manométrica. Barómetro : se utiliza para medir la presión atmosférica, los mas comunes son los de cubeta. APLICACIONES PRACTICAS. Prensa hidráulica : se basa en el principio de pascal. Un pistón de sección pequeña se utiliza para ejercer una fuerza pequeña directamente sobre un liquido la presión se transmite a lo largo del tubo de conexión a un cilindro mayor provisto de un pistón de mayor área A. P= f = F y F = A.f a A a Nivel de albañil : consta de dos tubos transparentes unidos por una manguera llenos de agua, los niveles de los tubos están a la misma presión por lo tanto constituye una superficie de nivel. Sifón : se trata de un tubo acodado que se usa para trasvasar líquidos succionando el extremo inferior, el liquido asciende. Cuando ya a llenado la parte superior y gran parte de la mas larga, se produce una corriente continua desde el mas alto al mas bajo sin tener que seguir succionando. FENOMENOS SUPERFICIALES. La superficie de un liquido puede considerarse en un estados de esfuerzos, definimos coeficientes de tensión superficial : y = F 2l Propiedades de tensión superficial :  tiene el mismo valor en todas las direcciones  no depende del espesor y extensión de la membrana  varia con la temperatura y la superficie de contacto CAPILARIDAD. Este fenómeno se usa para describir el asenso o descenso de un liquido en un tubo abierto de sección tan pequeña que puede compararse con un “cabello”, rompiendo la ley de vasos comunicantes. En el caso de un liquido que moja al tubo, el ángulo de contacto es menor de 90* y el liquido sube hasta alcanzar una altura de equilibrio, la superficie curva del liquido se denomina menisco. Como veremos la altura es directamente proporcional al coeficiente de tensión superficial del liquido e inversamente proporcional al radio del tubo. HUMEDAD EN LAS CONSTRUCCIONES. Los materiales usados frecuentemente en la construcción presentan texturas porosas, estos poros están unidos entre si y si son muy péquenos se convierten en capilares. Para cortar estos capilares se ejecutan capas aisladoras de tipos vertical y horizontal, en muros y pisos. También se da humedad por infiltración, en estos casos la porosidad del material es una ventaja ya que el agua que penetra por lluvia se elimina por evaporación o por condensación. Relacionada con la frecuencia de agua en la humedad del aire si existen superficies frías como vidrios, estructuras metálicas etc., aparecerán gotas de agua. FLUIDOS EN MOVIMIENTO Hidrodinámia : líneas de corriente y tubos de flujos de trayectoria echa por un fluido, el vector velocidad es tangente a cada punto de ella. TIPOS DE FLUJO. El flujo ideal es incompresible y no viscoso.

Flujo laminar : el flujo es uniforme en laminas de fluido una al lado de otra. Flujo turbulento : flujo alternado con movimiento aleatorio, superpuesto con un movimiento principal. Se relaciona con el numero de REYNOLDS : Nre =

 . v . d V

ϑ

Flujo estacionario : la velocidad al pasar por un punto, por el que circula, no varia con respecto al tiempo, lo contrario es estacionario. ECUACION DE CONTINUIDAD. Es el producto de A . V si el tubo disminuye su sección la velocidad de salida aumenta, pero la cantidad de liquido que sale en un tiempo es la misma. Caudal = Q = V Q = Av .∆t - A. V ∆t ∆t El caudal es constante, la velocidad es inversamente proporcional a la sección. PIEZOMETRO O TUBO DE PITOT. Tubo acodado, se coloca contra la corriente el liquido sube mas que en el manometro debido a la velocidad. La diferencia entre los tubos es : h= V 2g MAQUINAS HIDRAULICAS. Conjunto de dispositivos transmisores de energía. Maquinas elevadoras : aumenta la energía potencial o cinética, entregan trabajo. Motor hidráulica : energía potencial de un salto de agua transformada por la rotación de un eje de motor, se obtiene un trabajo. MECANISMOS HIDRÁULICAS. La presión y la potencia son transmitidas. Maquinas elevadoras : entregan una energía adicional al fluido, permiten vencer ciertos desniveles. Hu = es la altura útil de elevación y el desnivel que debe salvar el liquido. Hi = altura de impulsión. Ha = altura de aspiración.

PROVISIÓN DE AGUA A LOS EDIFICIOS. Solo haremos unos comentarios y destacaremos aspectos mas importantes. Tenemos como ejemplo un caso donde la distribución se hace solamente por gravedad.

La presión dentro de las cañerías depende en cada momento del nivel del tanque y el consumo de la población. Cuando no hay consumo el nivel del agua en todos ellos determina una horizontal denominada nivel estático. Con el consumo estos niveles varían, para el momento de mayor consumo podremos establecer el nivel psicrométrico mínimo y en caso contrario el nivel psicrométrico máximo. Consecuencia de esto se producen tres casos distintos de alimentación de edificios según su altura : (caso 1) : la altura de los artefactos a alimentar esta por debajo del nivel psicrométrico mínimo, alimentación por agua directa. (caso 2) : la altura de los artefactos esta sobre el nivel psicrométrico mínimo y por debajo del máximo, el edificio deberá tener un tanque de reserva para las horas picos. (caso 3) : deberá disperse en el edificio un tanque de bombeo, equipos elevadores y tanque de reserva. ESCURRIMIENTO POR GRAVEDAD. Actúa sobre el liquido la presión atmosférica se tiene en cuenta la masa, la resistencia a la circulación(h), perímetro mojado (p) la longitud en función de la velocidad(l). V = R2/3 . Vi h

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