martes, 26 de octubre de 2010

ENERGIA POTENCIAL HIDROSTATICA

ENERGÍA POTENCIAL HIDROSTATICA

Comencemos con un recipiente de base rectangular como el de la figura, de 1 metro de ancho por una longitud L y una altura h . La cantidad de litros que contiene es, si expresamos las unidades en metros,
V ( metros cubicos) = L x h x 1
Y el peso en kg.
P ( Kg) = 1000 x L x h
Siendo su energía potencial expresada en Kg metros, dado que el centro de gravedad es la mitad de la altura,
Ep ( Kg metros)= 500 x L x h2


Si cambiamos el recipiente por otro con forma triangular,
Con el mismo enfoque pero ahora como el volumen es la mitad del anterior y el centro de gravedad es la tercera parte de la altura,



Ep ( Kg metros)= 166,6 x L x h2

Ycomo broche final algo mas complicado, un recipiente de forma cosenoidal que necesitaremos como base de calculo para la energía de la marea y del oleaje, al que encararemos respetando el calculo integral pero también ofreciendo mecanismos al alcance de nuestros lectores no familiarizados con esta doctrina, quienes pueden ingresar en la nota “La Rompiente “

Superficie de la cosenoide:

S= ½ ho ∫ (1 + cos x) dx = ½ ho ( ∫dx +∫ cos x dx )

S =½ ho.x ] + ½ ho sen x ]
y usando + π y - π como limites de integracion

S= ho . π

Centro de gravedad:

dM= ½ y2 dx y= ½ ho +½ ho cos x

dM= 1/8 ho2(1 + cos x)2 dx

M = ∫dM =1/8 ho2 ( ∫dx +∫2.cos x. dx + ∫ cos2 x. dx)

=1/8 ho2 (x] +1/2 x]+1/4 sen 2x] )
entre + π y - π

M = 3/8. π. ho2

hg = M /S = 0,375 . ho

Observemos que el volumen de la cosenoide es igual al del triangulo, un medio de la longitud de la onda por la altura y que el centro de gravedad para el triangulo es 1/3 de la altura frente a 3/8 de la cosenoide.

Con esos datos, la energia potencial de la onda cosenoidal expresada en Kilogrametros , teniendo en cuenta que π= L/2

Ep (Kg m) = 187,5 . L . ho2

Pero como ya es habitual, expresemos la densidad energetica por metro cuadrado de superficie ,

ep (Kg /m) = 187,5 . ho2


Aplicada a una ola de forma cosenoidal cuya longitud es 20 veces su altura ,

Ep (Kg m) = 3750. ho3 (1)


Energía Hidrostatica del Oleaje

Tal cual fue explicado, cada ola de longitud L tiene una energía por metro de ancho determinado por la formula (1) . Si las condiciones del viento que la generaron persisten, dicha ola se repetira con un periodo caracterizado por

t = 3,58. ho1/2
con lo cual el numero de repeticiones diarias seran 24270 y la densidad energetica diaria
del oleaje
ep (Kg /m.dia) = 4.525.000 . ho3/2

Energía Hidrostatica de la Marea

De la misma manera la densidad de energia diaria de la marea sin interferencia continental, es

em (Kg /m.dia) = 187,5 . ho2

y la relacion con respecto a la del oleaje

ep/ em = 24000/ h 1/2





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