PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS - ECUACIONES BÁSICAS
ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
La conservación de la masa de fluido a través de dos secciones (sean éstas A1 y A2) de un conducto (tubería) o tubo de corriente establece que la masa que entra es igual a la masa que sale.
La ecuación de continuidad se puede expresar como:
p1*A1*V1=p2*A2*V2
A1*V1=A2*V2
Q1=Q2 (el caudal que entra es igual al que sale)
Q= CAUDAL(m^3/S) V= VELOCIDAD (m/s) A= ÁREA TRANSVERSAL DEL TUBO DE CORRIENTE O CONDUCTO (m^2)
La ecuación anterior se cumple cuando entre dos secciones de la conducción no se acumula masa, es decir, siempre que el fluido sea incompresible y por lo tanto su densidad sea constante. Esta condición la satisfacen todos los líquidos y, particularmente, el agua. En general, la geometría del conducto es conocida, por lo que el problema se reduce a estimar la velocidad media del fluido en una sección dada.
ECUACIÓN DE BERNOULLI
Como el comportamiento de un fluido moviendo a lo largo de una linea corriente.
que es un fluido ideal sin viscosidad sin razonamiento en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.
La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:
Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.
Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.
Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.
La siguiente ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos términos.
(v^2 p)/2+P+pgz=constante V = Velocidad del fluido en la sección considerada. p = Densidad del fluido. P= Presión a lo largo de la línea de corriente. g= Aceleración Gravitacional z= altura en la dirección de la Gravedad desde una Cota de referencia.
FLUIDOS
SON SUSTANCIAS QUE TIENEN LA CAPACIDAD DE MOVERSE EN UN AMBIENTE SIN CONSERVAR SU FORMA ORIGINAL, "FLUIR". LOS FLUIDOS LOS PODEMOS DEFINIR COMO SUSTANCIAS QUE SE DEFORMAN CONSECUENTEMENTE POR SU ESFUERZO CONSTANTE, SE PUEDEN DIVIDIR EN DOS CATEGORÍAS: NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS
NEWTONIANOS
ES UN FLUIDO CUYA VISCOSIDAD PUEDE CONSIDERARSE CONSTANTE. LOS FLUIDOS NEWTONIANOS SON UNO DE LOS FLUIDOS MÁS SENCILLOS DE DESCRIBIR. LA CURVA QUE MUESTRA LA RELACIÓN ENTRE EL ESFUERZO O CIZALLA CONTRA SU VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN ES LINEAL.
SE COMPORTAN COMO FLUIDOS NEWTONIANOS BAJO CONDICIONES NORMALES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA: EL AIRE, EL AGUA, LA GASOLINA, EL VINO Y ALGUNOS ACEITES MINERALES.
NO NEWTONIANO
ES AQUEL FLUIDO CUYA VISCOSIDAD VARÍA CON LA TEMPERATURA Y LA TENSIÓN CORTANTE QUE SE LE APLICA. COMO RESULTADO, UN FLUIDO NO NEWTONIANO NO TIENE UN VALOR DE VISCOSIDAD DEFINIDO Y CONSTANTE, A DIFERENCIA DE UN FLUIDO NEWTONIANO.
CARACTERÍSTICAS
ESTABILIDAD
Se dice que el flujo es estable cuando sus partículas siguen una trayectoria uniforme, es decir, nunca se cruzan entre sí. La velocidad en cualquier punto se mantiene constante en el tiempo.
TURBULENCIA
Debido a la rapidez en el que se desplaza las moléculas el fluido se vuelve turbulento. Un flujo irregular caracterizado por pequeñas regiones similares a torbellinos.
VISCOSIDAD
En general la viscosidad es una propiedad de los fluidos que se refiere al grado de fricción interna. Se asocia con la resistencia que presentan dos capas adyacentes moviéndose dentro del fluido, convirtiendo la energía cinética en energía interna
DENSIDAD
Establece que tan unidos están los átomos que componen el fluido, es decir el grado de compactación que existe internamente
VOLUMEN ESPECÍFICO
es el espacio que ocupa el fluido tomando en cuenta la unidad de peso, y está influenciado ampliamente por la temperatura y la presión que caen sobre este mismo.
PESO ESPECÍFICO
íntimamente ligado a la densidad de cualquier material y debido a su fácil manejo es muy ampliamente utilizado dentro de la Física.
GRAVEDAD ESPECÍFICA
Indica la densidad de un fluido respecto la densidad del agua a temperatura estándar. La gravedad específica es adimensional, no tiene unidades debido a que resulta del cociente entre dos unidades de igual magnitud.
TENSIÓN SUPERFICIAL
Se debe a que las moléculas del líquido, ejercen fuerzas de atracción entre si misma En el caso del agua, esta propiedad dificulta su paso por aberturas pequeñas.
CAPILARIDAD
Esta propiedad le permite a un fluido, avanzar a través de un canal delgado, siempre y cuando, las paredes de este canal estén lo suficientemente cerca.
PROPIEDADES DE LOS GASES IDEALES
Describen el comportamiento de los fluidos en estado gaseoso. La ecuación fundamental es: PV = nRT Donde: P: presión absoluta V: Volumen n: Número de moles R: Constante universal de los gases T: Temperatura absoluta