vasos comunicantes
Vasos comunicantes
Cuando se ponen en comunicación dos depósitos que contienen un mismo
líquido que inicialmente están a distinta altura, el nivel de uno de los depósitos
baja, sube el del otro hasta que ambos se igualan. Los conductores se comportan
de modo análogo: cuando dos conductores que están a distinto potencial se
conectan entre sí. La carga pasa de uno a otro conductor hasta que los
potenciales en ambos conductores se igualen.
En esta página, vamos simular el comportamiento de dos vasos
comunicantes suponiendo que la velocidad del fluido en el tubo de comunicación
es proporcional a la raíz cuadrada de la diferencia de alturas que alcanza el
fluido en ambos recipientes.
Principio
de los vasos comunicantes
Si se tienen
dos recipientes comunicados y se vierte un líquido en uno de ellos en éste se
distribuirá entre ambos de tal modo que, independientemente de sus capacidades,
el nivel de líquido en uno y otro recipiente sea el mismo. Éste es el llamado
principio de los vasos comunicantes, que es una consecuencia de la ecuación
fundamental de la hidrostática.
Si se toman dos
puntos A y B situados en el mismo nivel, sus presiones
hidrostáticas han
de ser las mismas, es decir: luego si pA = pB necesariamente las alturas hA y
hB de las respectivas superficies libres han de ser idénticas hA = hB. Si se
emplean dos líquidos de diferentes densidades y no miscibles, entonces las
alturas serán inversamente proporcionales a las respectivas densidades.
En efecto si pA
= pB . Esta ecuación permite, a partir de la medida de las alturas, la
determinación experimental de la densidad relativa de un líquido respecto
de otro y constituye, por tanto, un modo de medir densidades de líquidos no
miscibles si la de uno de ellos es conocida.
Las prensas
hidráulicas se basan en este mismo principio y son muy utilizadas
en diversos procesos industriales.
Funcionamiento
Esto se explica debido a que la presión atmosférica y la gravedad son constantes en cada recipiente, por
lo tanto la presión hidrostática a una profundidad dada es siempre la misma,
sin influir su geometría ni el tipo de líquido. Blaise Pascal demostró en el siglo XVII, el apoyo que se ejerce sobre un mol de un
líquido, se transmite íntegramente y con la misma intensidad en todas
direcciones (Principio de Pascal). Sirven para demostrar que la presión
hidrostática sólo depende de la altura. En este caso consta de cuatro
recipientes de vidrio de diferente capacidad y forma unidos en su parte
inferior por un tubo metálico que va cerrado por uno de los extremos. Al verter
el líquido en uno cualquiera de los vasos se observa que en todos ellos alcanza
la misma altura.
Aplicación en la vida real
Al menos desde la época de la Antigua Roma,
se emplearon para salvar desniveles del terreno al canalizar agua con tuberías
de plomo. El agua
alcanzará el mismo nivel en los puntos elevados de la vaguada, al actuar como
los vasos comunicantes, aunque la profundidad máxima a salvar dependía de la
capacidad del tubo para resistir la presión.
En las ciudades se instalan los depósitos de agua potable
en los lugares más elevados, para que las tuberías, puedan funcionar como vasos
comunicantes, distribuyan el agua a las plantas más altas de los edificios con
suficiente presión.
Las complejas fuentes del periodo barroco que
adornaban jardines y ciudades, empleaban depósitos elevados y mediante tuberías
como vasos comunicantes, impulsaban el agua con variados sistemas de
surtidores. Las prensas
hidráulicas se
basan en este mismo principio y son muy utilizadas en diversos procesos
industriales.
Las instalaciones municipales suelen aprovechar este
principio de vasos comunicantes para suministrar agua a las viviendas
Esto sirve para vencer los distintos niveles de agua Las
esclusas sirven para que las embarcaciones salven diferencias de nivel.
La embarcación entra en la esclusa. Esta se llena de agua para igualar
el nivel con la siguiente esclusa. A partir de ese momento, la embarcación
puede pasar a esta esclusa, y así sucesivamente.
Ejemplos
Ø Los canales entre ríos o entre mares son cursos de
agua que unen ríos o mares. Funcionan en compartimentos o puertas herméticas
que hacen posible el llenado o vaciado del agua. Esto sirve para vencer los
distintos niveles de agua
Ø Las esclusas sirven para que las embarcaciones
salven diferencias de nivel. La embarcación entra en la esclusa. Esta se llena
de agua para igualar el nivel con la siguiente esclusa. A partir de ese
momento, la embarcación puede pasar a esta esclusa, y así sucesivamente.
Ø Agua potable en los
lugares más elevados, para que las tuberías, funcionando como vasos
comunicantes, distribuyan el agua a las plantas más altas de los edificios con
suficiente presión.
Ø En el baño es imprescindible usar el sifón que
sirve para trasvasar agua y aislar.
Ø Manómetro. Prensa hidráulica
El principio es una
consecuencia de la hidrostática. Si se toman dos puntos al mismo nivel en dos
recipientes, su presión hidrostática deberá ser la misma.
Hidrostática.
La hidrostática es la rama de
la hidráulica que
estudia los fenómenos asociados a los fluidos que se
encuentran confinados en algún tipo de contenedor
Característica de los fluidos
Se denomina fluido a
aquel medio continúo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas sólo
hay una fuerza de atracción débil. La propiedad definitoria es que los fluidos
pueden cambiar de forma sin que aparezcan en su seno fuerzas
restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual
constituye la principal diferencia con un sólido deformable, donde sí hay
fuerzas restitutivas).
Los estados de la
materia líquido, gaseoso y plasma, son fluidos, además
de algunos que presentan características de estos, un fenómeno conocido como
solifluxión y que lo presentan, entre otros, los glaciares y el magma.
Las características
principales que presenta todo fluido son:
Ø Tensión superficial. Fenómeno que se presenta debido a la atracción entre
las moléculas de la superficie de un líquido.
Ø Adherencia. Fuerza de atracción que se manifiesta entre las
moléculas de dos sustancias diferentes en contacto.
Ø Capilaridad. Se presenta cuando existe contacto entre un líquido y
una pared sólida, debido al fenómeno de adherencia. En caso de ser la pared un
recipiente o tubo muy delgado (denominados "capilares") este fenómeno
se puede apreciar con mucha claridad.
Esto
se da debido a que la gravedad y la presión atmosférica son las mismas en todos
los recipientes, esto hace que la presión hidrostática a un mismo nivel siempre
sea la misma, la forma del recipiente y el tipo de líquido no influyen. Como
Blaise Pascal demostró, la presión que se ejerce sobre un fluido, va a ser
igual en todas las partes de este fluido.
Ley de los vasos comunicantes
Es una Ley aplicada en el campo de la física y la química que demuestra como un
líquido homogéneo puede tener un mismo nivel al ser vertido en una serie de
envases conectados a través de unos conductos sin que la forma u orientación de
los vasos afecte el nivel. Este líquido, que se encuentra en estado de reposo
al ser sumado con más líquido de la misma consistencia, aumentará su volumen pero mantendrá el
nivel en todos los vasos. El nivel del líquido en los vasos se mantendrá aun
cuando estos sean inclinados.
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