PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

Autor: Pedro J Pérez F

C.I: 15.843.924

Maracaibo, Mayo de 2016

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO POLITÉCNICO SANTIAGO

MARIÑO, EXTENSIÓN MARACAIBO

2Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño, extensión Maracaibo. Escuela de Ingeniería Industrial [45]. Propiedades de los fluidos, SAIA Sección S periodo 2016-1

Mayo, 20 De 2016

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Antes de hablar de las propiedades de un fluido debemos definir lo que esto

significa, desde el punto de vista de la ingeniería cuando hablamos del término FLUIDO

nos estamos refiriendo sustancia que se deforma continuamente cuando se le somete a un

esfuerzo cortante, sin importar lo pequeño que sea el esfuerzo aplicado. De lo anterior

podemos inferir que un fluido es toda aquella sustancia capaz de fluir, por tal motivo la

clasificación básica de los fluidos es:

Líquidos

Gases

En general, todos estamos familiarizados con las características distintivas de esas

fases, comparadas con la fase sólida. Sin embargo, también sabemos que los líquidos y los

gases tienen aspectos completamente distintos; por lo tanto, debemos buscar una

característica común que nos permita clasificarlos simplemente como fluidos. Al discutir la

dinámica de fluidos, nos interesa el comportamiento de los fluidos en movimiento y la

forma en que este comportamiento se relaciona con los momentos y las fuerzas aplicados.

Tanto los líquidos como los gases y vapores tienen en común una forma distinta de

reaccionar cuando están sometidos a esfuerzos tangenciales, lo cual explica su «fluidez» y

proporciona la clave básica para desarrollar los principios de la dinámica de los fluidos.

Figura 1. Tipos de Fluido

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No todos los fluidos muestran exactamente la misma relación entre el esfuerzo y la

rapidez de deformación. Un fluido se llama newtoniano, si el esfuerzo tangencial es

directamente proporcional a la rapidez de deformación angular, partiendo de esfuerzo cero

y deformación cero. En estos casos, la constante de proporcionalidad es definida como la

viscosidad absoluta o dinámica. Así, los fluidos newtonianos tienen la propiedad de poseer

una viscosidad dinámica independiente del movimiento al que está sometido el fluido. Los

fluidos más comunes, como el aire y el agua, son newtonianos. Los fluidos que manifiestan

una proporcionalidad variable entre esfuerzo y rapidez de deformación se conocen como

no-newtonianos. En tales casos, la proporcionalidad puede depender del intervalo de

tiempo durante el cual el fluido está sujeto al esfuerzo; así como de la magnitud del mismo.

Un gran número de fluidos, de uso poco común, pero que son sumamente importantes, son

no-newtonianos. Algunas substancias, especialmente algunos de los plásticos, tienen un

esfuerzo de fluencia, por debajo del cual se comportan como un sólido, pero más allá de

éste se comportan como un fluido.

En el siguiente enlace podemos apreciar ejemplos de fluidos no-newtonianos

http://www.taringa.net/post/ciencia-educacion/19331697/Fluidos-NO-Newtonianos-

y-tutorial-para-Hacerlos.html

Como se trata de un análisis de las propiedades de los fluidos me parece pertinente

en este punto hablar su aplicabilidad antes de pasar a definir ciertos términos, como parte

importante del mundo que nos rodea los fluidos están presentes y los utilizamos a diario en

las distintas actividades que podamos desempeñar, como por ejemplo poder utilizar agua en

una casa o apartamento, en la industria poder trasladar petróleo de un poso a una estación

de tanques, poder mezclar dos fluidos diferentes que pueden reaccionar entre sí para formar

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un tercero y este ser trasladado a otra sección a través de bombeo. Como podemos ver los

fluidos están presentes en nuestra vida daría de manera directa o indirecta y el desarrollo de

la tecnologías y de las industrias dependen del estudio y comportamiento de los fluidos, En

su sentido estricto, la dinámica de fluidos comprende el estudio de la distribución y

difusión de materias fluidas y de sus diversas propiedades, así como el movimiento de

fluidos a través de sistemas.

A continuación vamos a hablar de las propiedades de los fluidos.

Propiedades Extensivas e Intensivas

En termodinámica se distingue entre aquellas propiedades cuyo valor depende de la

cantidad total de masa presente, llamadas propiedades extensivas, y aquellas propiedades

cuya medida es independiente de la cantidad total de masa presente que son llamadas

propiedades intensivas.

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Presión: La podemos definir como la cantidad de fuerza que se ejerce sobre un

superficie en dirección perpendicular, está representada por un escalar (número) la unidad

comúnmente utilizada para expresarla es el Pascal (Pa). La presión puede medirse con

respecto a un valor cero absoluto (llamada presión absoluta) o con respecto a la presión

atmosférica en la localidad en que la medimos (llamada presión manométrica). Así,

p (manométrica) = p (absoluta) - patm

ρ . g . h = p (absoluta) - patm

Principio fundamental La Hidrostática trata de los líquidos en reposo. Un líquido encerrado en un recipiente crea

una presión en su seno y ejerce una fuerza sobre las paredes que lo contienen.

P = ρ . g . h

Los fluidos (líquidos y gases) ejercen también una presión, P = ρ.g.h, sobre

cualquier cuerpo sumergido en ellos. La presión será tanto mayor cuanto más denso sea el

fluido y mayor la profundidad. Todos los puntos situados a la misma profundidad tienen la

misma presión.

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Dos o más vasos comunicados por su base se llaman vasos comunicantes. Si se

vierte un líquido en uno de ellos, se distribuirá de tal modo que el nivel del líquido en todos

los recipientes es el mismo, independientemente de su forma y sus capacidades. Éste es el

llamado Principio de los vasos comunicantes. Este principio es una consecuencia de la

ecuación fundamental de la Hidrostática: Los puntos que están a la misma profundidad

tienen la misma presión hidrostática y, para que eso ocurra, todas las columnas líquidas que

están encima de ellos deben tener la misma altura. Parece "de sentido común" pensar que el

recipiente que contiene más agua, y que por tanto tiene mayor peso, el que tiene paredes

que convergen hacia el fondo, soporta mayor presión, pero no es así: la Física lo demuestra

y la experiencia lo confirma.

¡La Física no se guía por el llamado sentido común! Las conclusiones a las que

llegamos por el “sentido común” proceden de razonamientos que tienen sus fuentes de

información en lo que observamos con los sentidos y éstos a menudo nos engañan.

Todos los puntos que están a la misma profundidad soportan la misma presión.

p1 = p2

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Principio de Pascal

Enunciado

Blaise Pascal, matemático, físico y filósofo francés del siglo XVII (ver breve

biografía en la página) enunció el siguiente principio:

Principio de viscosidad.- El coeficiente de viscosidad

Para que exista movimiento de un cuerpo a través de un fluido o para el movimiento

del fluido dentro de un conducto se debe ejercer una fuerza que sobrepase la resistencia

ofrecida por el fluido. La magnitud de la resistencia ofrecida por el fluido es una resistencia

a la deformación y estará determinada por la velocidad de deformación como por una

propiedad del fluido denominada viscosidad

Entonces la viscosidad se puede definir como la resistencia de los fluidos a fluir. A

mayor viscosidad, menor flujo. En términos microscópicos se relaciona con las fuerzas

intermoleculares, y con el tamaño y forma de las moléculas que constituyen el líquido. La

viscosidad de la mayoría de los líquidos disminuye al aumentar la temperatura.

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En la práctica se utilizan dos tipos de viscosidad:

• Viscosidad dinámica μ

• Viscosidad cinemática ν

Viscosidad dinámica

El principio de viscosidad de Newton establece que: para un flujo laminar de ciertos

fluidos llamados newtonianos, la tensión cortante en una interface tangente a la dirección

de flujo, es proporcional al gradiente de la velocidad en dirección normal a la interface.

La ecuación anterior es la llamada ecuación de Newton de la viscosidad y el

coeficiente de proporcionalidad μ, es el llamado coeficiente de viscosidad dinámica.

Viscosidad cinemática Frecuentemente en los cálculos de mecánica de fluidos se presenta el cociente de la

viscosidad dinámica entre la densidad del fluido. Por ello, de manera convencional, la

viscosidad cinemática se define como la razón entre la viscosidad dinámica y la densidad

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Fluidos newtonianos y no newtonianos

Los fluidos se clasifican desde el punto de vista de la relación que existe entre la

viscosidad y la velocidad de deformación en fluidos newtonianos y fluidos no newtonianos.

Fluido newtoniano es todo fluido que se comporta según la ley de Newton de la

viscosidad. Es decir que la viscosidad es función exclusiva de la condición del fluido.

Los fluidos no newtonianos no se comportan de acuerdo con la ley de Newton de la

viscosidad. La viscosidad del fluido no newtoniano depende del gradiente de velocidad,

además de la condición del fluido.

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La aplicabilidad de los conceptos antes vistos la vamos a resumir en la siguiente parte donde se desarrollarán unos ejercicios clásicos para medir presión utilizando manómetros de tubo tipo U escojo estos debido a la importancia que tiene en la industria la medida de la presión dinámica. La medición y el control de presión son las variables de proceso más usadas en los más distintos sectores de la industria de control de procesos. Además, a través de la presión se puede inferir fácilmente una serie de otras variables, tales como, nivel, volumen, flujo y densidad. Aunque en la industria se usan otros tipos de dispositivos para medir la presión todos parten del mismo principio básico.

[Escri

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