Vamos a conocer el Principio de Pascal y su función en la Prensa Hidráulica pero antes, veamos de forma breve quién era Pascal.
Blaise Pascal fue un matemático y físico francés que vivió entre los años 1623 y 1662. También fue filósofo y escritor, y ha contribuido al mundo de las matemáticas, ciencias naturales y física con grandes descubrimientos, pero sobre todo Pascal es conocido por sus investigaciones sobre los fluidos y el estudio de conceptos como la presión y el vacío. Gracias a todas estas investigaciones, Pascal enunció su ley más importante: La Ley De Pascal o lo que es lo mismo El Principio De Blaise Pascal. Gracias a el tenemos la Prensa Hidráulica que explicaremos mas abajo, y los vasos comunicantes.
PRINCIPIO DE PASCAL El Principio de Pascal o Ley de Pascal lo define el siguiente enunciado:
“La presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido”
Fluido poco compresible: que al hacer una fuerza (presión) sobre el fluido (comprimirlo) su volumen se reduce muy poco. Si no se reduce nada es un fluido incompresible.
En equilibrio: que no se mueve.
¿Qué quiere decir esto?...Expliquémoslo con un ejemplo fácil para entenderlo de la mejor manera posible:
Imaginemos que tenemos una bola hueca como la de la imagen que ves más abajo y esta bola tiene diferentes agujeros.
Si llenamos una jeringuilla de agua o cualquier otro fluido poco compresible y metemos la jeringuilla en uno de los agujeros de la bola y presionamos el fluido veremos cómo este fluido sale por todos los agujeros de la bola con la misma intensidad y presión. Ésta sería una explicación práctica del principio de Pascal.
Cualquier presión aplicada externamente se transmite a todas las partes del fluido encerrado.
De la misma manera, con la siguiente imagen que vemos más abajo, podemos explicar que si tenemos una vasija rellena de agua (o cualquier otro fluido poco compresible) con dos tapones de corcho y aplicamos una fuerza con un martillo a uno de los 2 tapones de corcho, vemos como el otro tapón sale disparado exactamente con la misma fuerza que hemos aplicado en el primer corcho (fuerza del golpe con el martillo).
¿PARA QUÉ SIRVE EL PRINCIPIO DE PASCAL?
El Principio de Pascal nos sirve fundamentalmente para levantar pesos muy grandes con muy poca fuerza, como se demuestra en las prensas hidráulicas, elevadores, frenos…etc. En el sector de la maquinaria industrial el Principio De Pascal se utiliza muchísimo. Veamos la explicación de todo esto con un ejemplo.
La fórmula de la Presión (P) es:
Presión = Fuerza/Área; P=F/A;
Apliquemos el principio de pascal con una prensa hidraúlica para levantar fácilmente un coche de 1.000 kg.
Fíjate en la siguiente imagen de una prensa hidraulica o elevadora hidraulica:
La presión o fuerza que tenemos que ejercer en el disco pequeño será la necesaria para poder elevar el coche de 1000 kg. Pero...¿Cuál es?
F1= Fuerza que tenemos que ejercer en el disco pequeño.
A1 = El área o superficie del disco pequeño
F2= Fuerza en el disco grande
A2= Área o superficie del disco grande.
Si el principio de Pascal nos dice que esas 2 presiones son iguales, es decir, la presión ejercida en el disco pequeño y la presión ejercida en el disco grande.
P1 es la presión para el disco pequeño y P2 la presión para el disco grande….tenemos entonces:
P1 = F1/A1;
P2 = F2/A2;
Según Pascal las dos son iguales:
F1/ A1 = F2/ A2
Recuerda: El área o superficie de un disco es pi por su radio al cuadrado.
A1 = π R² = π 0,52 = 0,785 m² ;
A2 = π R² = π 2² = 12,566 m² ;
Recuerda que siempre hay que poner las dos áreas en la misma unidad dentro de la fórmula, mm2, cm2, m2, etc.
OJO el dato que nos dan del coche, los 1.000Kg es su masa, ya que la unidad de fuerza es el Newton. La fuerza es igual a la masa por la gravedad, por lo tanto primero tenemos que convertir estos 1.000Kg de masa en peso o fuerza:
F1 = m (masa) x g (gravedad) = 1000 kg x 9.8 m/ sg² = 9.800 Newton (N)
Conocemos las áreas y una fuerza, la que debe ser en el lado del coche para levantarlo, es decir 9.800N (F2). Sustituimos todos los valores conocidos en la fórmula de la igualdad de las dos presiones y tenemos:
F1/0,785 = 9.800/12,566; Despejando F1 tenemos
F1 = (F2/A2) * A1 introduciendo los datos anteriores:
F1 = 612 N
Esto quiere decir que solamente con aplicar una fuerza de 612 Newton podemos elevar un coche de 9.800N.
Si ahora queremos expresar los Newtons en Kg, ya que en la práctica es lo que se suele utilizar, simplemente tenemos que dividir los newtons entre la gravedad, es decir entre 9,8:
F1 = m1 x g; m1 = 612/9,8 = 62,4 Kg;
F2 = m2 x g; m2 = 9.800/9,8 = 1.000Kg;
Fíjate con un poco más de 62Kg podemos levantar un coche de 1.000Kg utilizando la prensa hidraúlica y el principio de pascal.
Realmente el ejemplo seria de una elevadora hidráulica, pero la prensa hidraulica es lo mismo, solo que la fuerza de salida en lugar de servir para elevar serviría para prensar (aplastar). Fíjate en la imagen siguiente en movimiento de una prensa hidraulica:
En la práctica a las dos se les llama prensa hidráulica. Aquí se presenta un diagrama de la función del sistema de una prensa hidráulica.
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