Presión estática

En mecánica de fluidos, el término presión estática se refiere a un término de la ecuación de Bernoulli escrito en palabras como presión estática + presión dinámica = presión total. Dado que las mediciones de presión en cualquier punto de un fluido siempre dan el valor de la presión estática, el término "estática" se suele omitir. En el diseño y la operación de aeronaves, la presión estática es la presión del aire en el sistema de presión estática de la aeronave.

Presión estática en dinámica de fluidos

El concepto de presión es fundamental para el estudio de los fluidos. Se puede identificar una presión para cada punto de un cuerpo de fluido, independientemente de si el fluido está en movimiento. La presión se puede medir utilizando un aneroide, un tubo Bourdon, una columna de mercurio o varios otros métodos.

Los conceptos de presión total y presión dinámica surgen de la ecuación de Bernoulli y son importantes en el estudio de todos los flujos de fluidos. Estas dos presiones no son presiones en el sentido habitual: no se pueden medir utilizando un sensor de presión. Para evitar posibles ambigüedades al referirse a la presión en dinámica de fluidos, muchos autores utilizan el término presión estática para distinguirla de la presión total y la presión dinámica; el término presión estática es idéntico al término presión, y se puede identificar para cada punto en un campo de flujo de fluido.

En Aerodynamics, L.J. Clancy escribe: "Para distinguirla de las presiones totales y dinámicas, la presión real del fluido, que no está asociada con su movimiento sino con su estado, a menudo se denomina presión estática, pero cuando se utiliza solo el término presión, se hace referencia a esta presión estática".

La ecuación de Bernoulli es fundamental para la dinámica de fluidos incompresibles. En muchas situaciones de flujo de fluidos de interés, los cambios de elevación son insignificantes y pueden ignorarse. Con esta simplificación, la ecuación de Bernoulli para flujos incompresibles puede expresarse como

${\displaystyle P+{2}\rho v^{2}=P_{0}$

donde:

• ${\displaystyle P\;}$ es la presión estática,
• ${\displaystyle {\frac {}{2}\rho v^{2}$ es presión dinámica, generalmente denotada por ${\displaystyle q\;}$,
• ${\displaystyle \rho \,}$ es la densidad del fluido,
• ${\displaystyle v\,}$ es la velocidad de flujo, y
• ${\displaystyle P_{0}\;$ es la presión total que es constante a lo largo de cualquier aerodinámica. También se conoce como la presión de estancamiento.

Cada punto en un fluido que fluye constantemente, independientemente de la velocidad del fluido en ese punto, tiene su propia presión estática ${\displaystyle P}$, presión dinámica ${\displaystyle q}$, y presión total ${\displaystyle P_{0}$. Presión estatica y presión dinámica pueden variar significativamente a lo largo del fluido, pero la presión total es constante a lo largo de cada aerodinámica. En el flujo irrotacional, la presión total es la misma en todas las aerolíneas y por lo tanto es constante a lo largo del flujo.

La forma simplificada de la ecuación de Bernoulli se puede resumir en la siguiente ecuación de palabras fácil de recordar:

presión estática + presión dinámica = presión total.

Esta forma simplificada de la ecuación de Bernoulli es fundamental para comprender el diseño y el funcionamiento de barcos, aeronaves de baja velocidad e indicadores de velocidad aerodinámica para aeronaves de baja velocidad, es decir, aeronaves cuya velocidad máxima será inferior a aproximadamente el 30% de la velocidad del sonido.

Como consecuencia de la comprensión generalizada del término presión estática en relación con la ecuación de Bernoulli, muchos autores en el campo de la dinámica de fluidos también utilizan presión estática en lugar de presión en aplicaciones no directamente relacionadas con la ecuación de Bernoulli.

La British Standards Institution, en su Glosario de términos aeronáuticos, ofrece la siguiente definición:

4412 Presión estatica La presión en un punto sobre un cuerpo que se mueve con el líquido.

Presión estática en el diseño y operación de aeronaves

El sistema de presión estática de un avión es la entrada clave para su altímetro y, junto con el sistema de presión de Pitot, también impulsa el indicador de velocidad aerodinámica.

El sistema de presión estática está abierto al exterior de la aeronave a través de una pequeña abertura llamada puerto estático, que permite detectar la presión atmosférica ambiental a la altitud a la que vuela la aeronave. En vuelo, la presión del aire varía ligeramente en diferentes posiciones alrededor del exterior de la aeronave, por lo que los diseñadores deben seleccionar con cuidado la ubicación de los puertos estáticos. Dondequiera que estén ubicados, la presión del aire que observan los puertos generalmente se verá afectada por el ángulo de ataque instantáneo de la aeronave. La diferencia entre esa presión observada y la presión atmosférica real (a altitud) causa un pequeño error de posición en la altitud y velocidad aerodinámica indicadas por los instrumentos. El objetivo de un diseñador al ubicar el puerto estático es minimizar el error de posición resultante en todo el rango operativo de peso y velocidad aerodinámica de la aeronave.

Muchos autores describen la presión atmosférica a la altitud a la que vuela el avión como la presión estática de corriente libre. Al menos un autor adopta un enfoque diferente para evitar la necesidad de la expresión presión estática de corriente libre. Gracey ha escrito "La presión estática es la presión atmosférica al nivel de vuelo del avión". Gracey luego se refiere a la presión del aire en cualquier punto cercano al avión como la presión estática local.

Presión estática en estática de fluidos

El término presión (hidro)estática se utiliza a veces en estática de fluidos para referirse a la presión de un fluido a una profundidad determinada en el fluido. En estática de fluidos, el fluido está estacionario en todas partes y los conceptos de presión dinámica y presión total no son aplicables. En consecuencia, existe poco riesgo de ambigüedad al utilizar el término presión, pero algunos autores optan por utilizar presión estática en algunas situaciones.