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Presión Hidrostática

Si eres un usuario que ha hecho análisis de fluidodinámica mediante las herramientas de SOLIDWORKS Flow Simulation, seguramente para algunos estudios has activado la configuración “Gravedad” para tener en cuenta los efectos convectivos debido a que la densidad de un fluido cambia con la temperatura. Esta es una característica muy utilizada del programa.

 

Algo que hay que saber es que cuando se activa la función de gravedad, SOLIDWORKS Flow Simulation también activa una configuración llamada “Presión potencial” en la sección Condiciones iniciales.

 

Esta activación tiene en cuenta la variación espacial de la presión de acuerdo con la profundidad desde un punto de referencia específico, es decir, el aumento de presión por el “peso” del fluido.

Para un fluido como el aire, esta variación es grande solo cuando se trata de distancias significativas, pero para los líquidos, que tienen una densidad más alta, la variación de presión puede ser significativa, incluso con cambios muy pequeños en la elevación o la profundidad.

Aquí es donde la configuración de “Pressure potential” se vuelve más importante, ya que calculará la presión de acuerdo con la fórmula:

Patm = presión atmosférica

ρ = densidad del fluido

g = constante gravitacional

h = profundidad

 

Lo que es importante comprender sobre el uso “Pressure potential” es que, por defecto, usa el origen del Sistema de coordenadas global como punto de referencia para establecer la presión especificada en el cuadro de diálogo Condiciones iniciales. Lo que hace es calcular la presión hidrostática en todo el dominio computacional basándose en este punto de referencia.

 

Veamos cómo se puede resolver la presión en una simulación hidrostática de una pecera.

 

Se trata de un taque de almacenamiento de agua cuyas dimensiones son: 1metros de altura x 1.5 metros de ancho y 1 metro de profundidad, cerca de 1.5 metros cúbicos del vital líquido debido a que esas son las medidas nominales.

Toma en cuenta de la ubicación de la tríada del sistema de coordenadas global en la vista.

 

Al diseñar, es posible que no tomemos las implicaciones de la posición del origen, pero hay que tomarlo en cuenta para los procesos de análisis. Este es el punto de referencia predeterminado y su ubicación determinará la distribución de la presión. Si la opción de “potencial de presión” no se aborda correctamente, esto podría dar lugar a resultados de presión incorrectos. Lo más aterrador de esto es que podría suceder sin que te des cuenta.

Por último, es posible que hayas visto que a veces la casilla esta activa y a veces no. Esto puede suceder al utilizar el wizard para configurar un estudio o tras editar la configuración general o bien las condiciones locales. Lo importante es que esta casilla se activa cuando se habilita la función de gravedad como lo platicamos anteriormente.

Considerando que la presión atmosférica es de 1 atm (101325 Pa) a nivel del mar. Podemos observar que los resultados son un poco extraños. Como lo explicamos previamente Flow Simulation estas usando el sistema coordenado global como la posición cero para calcular la distribución de la presión. ¿Cómo es posible que la presión en la superficie de la pecera es más baja que la presión atmosférica?

 

Para corregir este error, podemos hacer uso del ajuste “Refer to Origin” dentro de la ventana de Condiciones Iniciales. Esto nos permite seleccionar un sistema de coordenadas definido por el usuario ubicado en la parte superior del tanque, que es la ubicación correcta de la presión de referencia.

Recalculando……..

 

La presión calculada en el fondo del tanque es de 1.10 atm. Una verificación de cálculo manual para la profundidad del agua de 1m  confirma que esta es la presión esperada.

P = 101,325 + 1000 * 9,81 * 1 = 111,135 Pa (1.096 atm)

 

El efecto de la presión es importante cuando se trabaja con fluidos. De tal manera que cuando configures tu próximo proyecto que involucre estos efectos, considera estas recomendaciones.

 

Escrito por: Ing. Oscar García

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