Superficies Sumergidas

CALCULO DE LA MAGNITUD Y LA UBICACIÓN DE LA FUERZA HIDROSTATICA SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS Por: Juan Jose Ortiz Valderrama Procedimiento general que permite determinar la magnitud y la ubicación de la fuerza resultante que produce la presión hidrostática sobre una superficie plana sumergida. Normalmente este cálculo se realiza sobre porciones de área definidas.

1. Determinar el área y el centroide de la compuerta que se encuentra sumergida a partir de un marco de referencia. ( , x , y ) 2. Evaluar a que profundidad se encuentra el centroide de la superficie, medir desde el punto centroidal en forma totalmente ortogonal a la superficie libre del fluido. ( hc )

3. Calcular el valor de la presión promedio sobre la superficie sumergida, teniendo presente que “la presión promedio sobre una superficie sumergida es equivalente a la presión en el centroide de esta”. Pprom  Recordar que P  Patm  gh

y

Pprom  Patm  ghc

4. Hallar la magnitud de la fuerza resultante de la presión hidrostática sobre la superficie plana sumergida. ( FR ) Recordar que FR  Pprom *  (la fuerza resultante sobre la superficie equivale a la presión promedio por el área de ésta) 5. Transformar la profundidad del centroide por la distancia inclinada de la superficie del centroide a la superficie libre, tener presente que este paso corresponde solo a superficies planas inclinadas. ( y c ) Teniendo presente el ángulo de inclinación la relación existente es ( y c 

hc ) Sin

6. Calcular la ubicación de la fuerza sobre la superficie. ( y p ) El valor de la distancia para superficies con ancho constante, se calcula como el centroide de prismas de presión pero en forma general, para cualquier clase de I formas geométricas y con anchos variables se tiene que: ( y p  y c  xx ) yc * A Donde I xx corresponde al valor del momento de inercia de área centroidal de la compuerta. Para áreas compuestas es imprescindible utilizar el teorema de los ejes paralelos, teniendo presente que la distancia de separación vertical para cada área del compuesto se mide desde cada centro de las partes hasta el centro de la n

n

i 1

i 1

compuerta. ( I xx   I xx i   Ai d i2 ) Exitos