¿Qué es la jeringa de Pascal?
La jeringa de Pascal es un recipiente indeformable de forma circular con varios agujeros en su superficie y un émbolo de pistón. Cada uno de estos orificios está tapado con cera o cualquier otro material.
Al llenar la jeringa con agua y oprimir el émbolo, la presión se transmite a todo el líquido y el fluido sale por los orificios. El fluido sale con una fuerza directamente proporcional a la presión ejercida (imagen superior, con agua como fluido).
Se emplea como instrumento en los laboratorios para comprobar el principio de Pascal. La jeringa y el principio físico llevan el mismo nombre de su creador: el científico, filósofo y religioso francés Blaise Pascal (1623-1662).
Con ella demostró el principio de Pascal, también conocido como ley de Pascal. Pascal creó asimismo la prensa hidráulica, fundamentada en su mismo principio.
La jeringa de Pascal se utiliza para comprobar el funcionamiento de algunas máquinas hidráulicas. Asimismo, es útil en los estudios de la dinámica y mecánica de los fluidos.
El fundamento de la función de la jeringa se emplea en la construcción de sistemas hidráulicos, y en maquinaria pesada, como excavadoras hidráulicas; en la aeronáutica, en el tren de aterrizaje, y también en los sistemas neumáticos.
Características de la jeringa de Pascal
La jeringa de Pascal es una bomba simple que presenta las siguientes características en su estructura:
– El cuerpo de la jeringa es elaborado con un material indeformable, no flexible y que resiste la presión.
– La superficie del recipiente o cuerpo de la jeringa, de forma globular, presenta orificios de igual tamaño, distribuidos uniformemente.
– En sus inicios la jeringa era de forma globular, redonda o esférica. Posteriormente, han sido creadas jeringas tubulares.
– Los orificios o huecos deben estar taponados o cerrados parcial o temporalmente antes de llenar el recipiente con un fluido.
– El material que cierra estas perforaciones debe resultar fácil de retirar cuando se ejerce la presión sobre el líquido en su interior.
– La jeringa posee un émbolo o pistón que encaja perfectamente en la estructura del cuerpo de la jeringa.
– Empujando el émbolo de este instrumento se ejerce presión sobre el fluido contenido en la jeringa.
– Dentro de la jeringa el fluido debe encontrarse en equilibrio o reposo. Pero una vez que se aplica la presión con el pistón, el líquido o gas sale por los orificios con igual presión.
Fundamentos de la jeringa de Pascal
La jeringa de Pascal fue creada con las características descritas en el apartado anterior, y funciona cumpliendo el principio de Pascal. Este principio explica cómo se disemina la presión que se ejerce sobre un fluido estático o incompresible contenido en un recipiente.
La jeringa de Pascal es el recipiente de paredes indeformables de forma circular, globular o redonda. Esta jeringa y las versiones tubulares, contiene o confina el fluido, líquido o gas, que se encuentra en equilibrio.
Al aplicar una presión sobre el émbolo de la jeringa, la presión se transmite inmediatamente al fluido que contiene. El fluido, impulsado por la fuerza ejercida sobre el pistón, tiende a salir con la misma presión por los orificios que posee la jeringa.
Se transmite la fuerza dentro del fluido, que puede ser líquido, como aceite o agua, o de naturaleza gaseosa. Se ha comprobado que un pistón pequeño genera una fuerza o presión proporcional; y un pistón grande genera una fuerza grande.
La mayoría de los sistemas hidráulicos utilizan un fluido incompresible en los cilindros hidráulicos con el mismo fundamento de la jeringa de Pascal.
Principio de Pascal
El principio de Pascal o ley de Pascal es un principio científico del área de la física. Demuestra que toda la presión a la que se somete un fluido confinado se disemina en él de manera uniforme.
El principio establece que no hay ninguna pérdida de presión. Esta presión llega o se transmite con igual intensidad tanto al fluido como a las paredes del recipiente.
El recipiente corresponde a un sistema que contiene encerrado el fluido (líquido o gas), el cual inicialmente se encuentra en estado de equilibrio.
La presión aplicada es transmitida o transferida con la misma intensidad en todos los puntos y en todas las direcciones del fluido. Este principio se cumple de forma independiente del área en la cual se aplique la presión al fluido que se encuentra confinado.
Hay transferencia de energía uniforme en el sistema. Es decir, que toda la presión a la que se somete un fluido se disemina en él uniformemente.
La ley o principio de Pascal constituye el fundamento del funcionamiento de los sistemas hidráulicos. Estos sistemas aprovechan que la presión es la misma en todas las direcciones. La presión por el área, será la fuerza que el fluido dará a los alrededores del sistema.
Usos de la jeringa de Pascal
La jeringa de Pascal se usa en los laboratorios para realizar las demostraciones del principio o ley de Pascal. Este se comprueba en los laboratorios de docencia e investigación; por ejemplo, el de mecánica de fluidos.
– Jeringas hidráulicas: la jeringa de Pascal ha sido modelo o fuente de inspiración para la creación de otros instrumentos de laboratorio similares.
Se diseñan jeringas hidráulicas tubulares, de plástico, de metal, con diferentes características. Asimismo, se han hecho modelos que poseen jeringas con diferentes diámetros de sección transversal, con pistones o émbolos que varían de tamaño.
– Sistemas hidráulicos: existen prototipos de simuladores de sistemas hidráulicos para evaluar el desplazamiento del fluido, la fuerza aplicada y la presión generada, entre otras variables.
Variedad de sistemas mecánicos hidráulicos funcionan con el principio de la jeringa y la ley de Pascal: el frenado y tren de aterrizaje de los aviones, los neumáticos, los elevadores hidráulicos de vehículos, entre otros sistemas.
– Excavadoras hidráulicas: con el fin de mejorar el diseño de excavadoras hidráulicas se realizan prototipos fundamentados en la jeringa y el principio de Pascal.
Se efectúan análisis de las funciones de las excavadoras empleadas para excavar debajo de la superficie del suelo. Se experimenta específicamente para optimizar el funcionamiento de los ejes del sistema hidráulico, entre otros aspectos.
Referencias
- Jerphagnon, L. y Orcibal, J. Blaise Pascal. Encyclopædia Britannica. Recuperado de: britannica.com
- Kuhl. B. Proving Pascal’s Principle With Syringe Hydraulics.
- Scienceguyorg Ramblings. Recuperado de: scienceguyorg.blogspot.com
- Nave R. Pascal’s Principle. Recuperado de: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu