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LA ARQUITECTURA
Ejercitación Práctica Nº 1 : HIDROSTATICA
Docente: Arq. Marcela Mercuri
Objetivos del Trabajo
- Comprender los principios fundamentales de la hidrostática (presión, empuje y flotabilidad) y su aplicación directa en la arquitectura.
- Analizar el comportamiento del agua en tanques de reserva, instalaciones sanitarias y estructuras sumergidas (muros de contención o piscinas).
- Resolver problemas técnicos de dimensionamiento mediante el uso de fórmulas físicas de equilibrio de fluidos.
Indicaciones generales
- Indicar formulas utilizadas, mostrar desarrollo y unidades en cada paso.
- Expresar resultados con criterio de redondeo (en general, 2 cifras significativas salvo indicación).
- Cuando corresponda, indicar las equivalencias utilizadas (por ejemplo: 1 m³ = 1000 L).
- Los ejercicios deben incluir el planteo gráfico (esquema),
- Si se usa el bot, registrar: (a) tu resolución, (b) respuesta del bot y (c) qué corregiste o mejoraste.
Ejercicios
0.1. Una columna ejerce una fuerza de sobre una base de 5000kg sobre una base de 40cm x 50cm.
Calcular la presión que recibe el terreno en kg/cm 2 y en t/m^2.
0.2. Se desea elevar un bloque de hormigón de 2000kg usando una prensa hidráulica. Si el émbolo
mayor mide 2m 2 y el menor mide 20c m 2 , ¿qué fuerza debe aplicarse en el émbolo chico?
0.3. Para un ascensor hidráulico, se aplica una fuerza de 0,5kN sobre un pistón de 0,10 m 2. ¿Qué
carga máxima (en kN) podrá levantar si el pistón mayor es de 8 m 2 ?.
0.4. Calcular la presión en la base de un tanque de reserva de 1,5m de altura cuando está totalmente
lleno de agua (Pesp. Agua= 1000kg/m 3 ).
0.5. Una canilla en PB está a 12m por debajo del nivel de agua del tanque. Calcular la presión de
trabajo en esa canilla en kg/cm 2.
0.6. Para la siguiente vivienda
a) Calcular la altura mínima a la que habrá́ que colocar el tanque de reserva de agua para alimentar un calentador de agua instantáneo (calefón), si la presión mínima de trabajo debe ser de 0,2 Kg/cm2 y la altura de alimentación de agua del termotanque se encuentra a de 2m del nivel 0,
b) ¿Cuál será́ dicha altura si se quiere trabajar con un coeficiente de seguridad de 1,25?
c) Cuanto se debería elevar el tanque de agua si deseo alimentar una canilla ubicada en un 1P (5m del nivel de solado) si esta debe trabajar con una presión mínima de 0,1kg/cm^2
LA ARQUITECTURA
0.7. Dado el siguiente esquema de instalación de agua fría
a) Determinar la presión en el fondo del tanque de reserva (TR) de agua, considerando que el mismo mide 2m x 2m y tiene 3m. Peso específico agua =10kN/m^3
b) Graficar como varia la presión sobre las paredes del tanque de reserva calculando su valor cada 50 cm.
c) Determinar la fuerza total sobre el fondo.
d) Calcular la presión ejercida en una canilla ubicada en el último piso del edificio y en otra ubicada en el primer piso, en Kg/cm
e) Especificar cual es la presión que debe vencer una bomba ubicada en la PB del edificio para elevar agua al tanque de reserva.
0.8. Determinar la presión hidrostática que debe soportar la base de un muro de sótano a 3,5m de
profundidad debido a la napa freática ((Pempuje= 1200kg/m 3 ).).
0.9. Una piscina tiene una profundidad de 2,5m. Hallar la presión que ejerce el agua sobre un foco de
iluminación ubicado a 80cm del fondo.
0.10. Determinar la fuerza necesaria de aplicar en una prensa
hidráulica a un embolo de 3cm de diámetro que suministra presión a un líquido, para que produzca una elevación de una carga de 1500kg, mediante el movimiento de un embolo de 21cm de diámetro
0.11. La superficie del pistón chico de una prensa hidráulica
mide 20 cm2. Si sobre él actúa una fuerza de 10 kN, ¿qué fuerza se obtendrá́ en el pistón grande de 50cm2 de superficie.
0.12. En un tubo en forma de U se coloca agua y mercurio. Si la altura que alcanza el mercurio es de
12 cm ¿Qué altura alcanzará el agua? Realizar un gráfico de la situación.
0.13. El radio del pistón de menor tamaño de una prensa hidráulica es de 5 cm sobre el cual se aplica
una fuerza de 95 k eso específico N ¿Cuál será́ el radio del pistón mayor si se desea obtener una fuerza cuatro veces mayor?
0.14. Explicá por qué el nivel de agua en una manguera transparente es el mismo en ambos extremos
a pesar de la distancia.
0.15. En un tubo en U se vierte agua (Pesp. Agua= 1000kg/m^3 ) y aceite (Pesp. Aceite= 900kg/m^3 ). Si el
agua alcanza una altura de 18cm, ¿qué altura alcanzará el aceite?
0.16. En un sistema de vasos comunicantes se vierte agua en un brazo y aceite (Pe=0,8 g/cm³) en el
otro. Si la altura de la columna de agua es de 20 cm, ¿qué altura alcanzará la columna de aceite para que el sistema esté en equilibrio?
0.17. Se coloca mercurio () y agua en un tubo. Si el agua alcanza de altura, ¿cuántos centímetros
subirá la columna de mercurio?
3 m
1 m
2 m
TR 3 m
0 ,^9 m
0 ,^5 m
3 m^
3 m^
3 m
3 m
3 m
TB 3 ,^5 m
0 ,^9 m
LA ARQUITECTURA
0.26. Un arquitecto está diseñando un domo geodésico como
refugio en una zona de alta montaña. Para garantizar la seguridad de la estructura, se realiza una prueba de presurización. Inicialmente, el aire dentro del domo ocupa un volumen de 200 m³ a una presión de 0.9 atm (debido a la altitud) y una temperatura constante. Si se desea obtener una presión de aire de 1,2atm, ¿Cuál debería ser el volumen de aire en el interior del domo?
0.27. Un equipo de arquitectos diseña un stand de exposiciones mediante una estructura hinchada por
aire. En el taller (a nivel del mar), el aire dentro de la estructura ocupa un volumen de 60m^3 a una presión de 1 atm. Al trasladar la estructura a una zona de mayor altura, el volumen se expande a 75 m3 manteniendo la temperatura constante. Determinar la presión dentro de la estructura en su nueva ubicación.
0.28. Para el diseño de una base neumática, se necesita conocer la fuerza que ejerce la atmósfera.
Según la experiencia de Torricelli, la presión atmosférica estándar es de 1,033 kg/cm^2 , lo que equivale a 1 atmósfera (atm). Si un sensor de presión en un domo geodésico marca una presión interna de 1,4 atm, Cual es la presión que deberá soportar la tela que conforma la base.
0.29. Se está proyectando un refugio neumático para alta montaña donde la presión exterior es de
0,85 atm. El domo se infla inicialmente con un volumen de aire de 120m^3 para alcanzar una presión de equilibrio de 1,1 atm. Si por un error de carga la presión final registrada fue de 1,3 atm (manteniendo la temperatura constante), cuál fue el volumen final que ocupó el aire en esa situación de sobrepresión
Usemos el Bot
Pedí al Bot que resuelva los siguientes ejercicios y determina si la respuesta es correcta o no. Se
deberá registrar: (a) respuesta del bot y (b) qué corregiste o mejoraste
0.30. Un cubo de madera de 30cm de lado (Pesp. = 600kg/m 3 ) se coloca en un estanque de agua.
¿Qué profundidad del cubo quedará sumergida?.
0.31. Una caja cerrada de mármol de 20cm de lado está hundida 35cm en un líquido con Pesp. =
900kg/m 3. Calculá el peso de la caja en equilibrio.
0.32. Un bloque de hormigón (Pesp. = 2400kg/m 3 ) de 1m3 se sumerge en agua de mar (Pesp. =
1025kg/m 3 ). Calculá el valor del empuje (E) y definí si el cuerpo flota o se hunde.
0.33. Se diseña una plataforma de hormigón para una casa flotante. Si el volumen total de la
plataforma es de 50m3 y su peso propio es de 30t, calculá el volumen de agua que desalojará para mantenerse en equilibrio.
0.34. Explicá físicamente por qué el diseño de un sifón de inodoro impide el ingreso de olores, pero
permite el paso del agua.
