clasificacion de fluidos

esquema acerca de los fluidos y su clasificacion de acuerdo a sus caracteristicas

1. 0
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO

Facultad de Química

UA: flujo de Fluidos
Tarea 1: “fluidos y su clasificación”
Realizado por:

Eder Yair Nolasco Terrón
18 de agosto de 2013


Grupo: 55 PE: IQ semestre: quinto

2. 1
Fluidos y su clasificación
Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas hay una fuerza de atracción
débil. Los fluidos se caracterizan por cambiar de forma sin que existan fuerzas restituidas tendentes a recuperar la forma "original"
(lo cual constituye la principal diferencia con un sólido deformable). Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas
entre sí por fuerzas cohesivas débiles y/o las paredes de un recipiente; el término engloba a los líquidos y los gases.
Características de los fluidos:
a) Movimiento no acotado de las moléculas: Son infinitamente deformables, los desplazamientos que un punto material
o molécula puede alcanzar en el seno del fluido no están acotados. Esto se debe a que sus moléculas no tienen una posición
de equilibrio, como sucede en los sólidos donde la mayoría de moléculas ejecutan pequeños movimientos alrededor de sus
posiciones de equilibrio.
b) Compresibilidad: Todos los fluidos son compresibles en cierto grado. No obstante, los líquidos son altamente
incompresibles a diferencia de los gases que son altamente compresibles.
c) Viscosidad: aunque la viscosidad en los gases es mucho menor que en los líquidos. La viscosidad hace que la velocidad de
deformación puede aumentar las tensiones en el seno del medio continuo, es decir, nos permite predecir la velocidad de un
fluido y como este afecta al transporte de masa de un lugar a otro, sabiendo que intervienen variables como la densidad, la
temperatura y la presión
d) Distancia Molecular Grande: Esta es unas características de los fluidos la cual sus moléculas se encuentran separadas a
una gran distancia en comparación con los sólidos y esto le permite cambiar muy fácilmente su velocidad debido a fuerzas
externas y facilita su compresión.
e) Fuerzas de Van der Waals: Esta fuerza fue descubierta por el físico holandés Johannes Van der Waals, el físico encontró la
importancia de considerar el volumen de las moléculas y las fuerzas intermoleculares y en la distribución de cargas positivas
y negativas en las moléculas estableciendo la relación entre presión, volumen, y temperatura de los fluidos.
f) Ausencia de memoria de forma: es decir, toman la forma del recipiente que lo contenga, sin que existan fuerzas de
recuperación elástica como en los sólidos. Debido a su separación molecular los fluidos no poseen una forma definida por
tanto no se puede calcular su volumen o densidad a simple vista, para esto se introduce el fluido en un recipiente en el cual
toma su forma y así podemos calcular su volumen y densidad, esto facilita su estudio.

3. 2
La clasificación de un fluido depende de sus características físicas, es decir, se encuentra que los fluidos se pueden clasificar de
acuerdo al estado de la materia, por el perfil de velocidad que puedan presentar, si es régimen estático o dinámico, etc. A
continuación se presenta una tabla con la clasificación detallada de los tipos de fluidos presentes en la vida cotidiana y los más
usados en ingeniería:
1) De acuerdo al estado de la materia:


Se clasifican
en:
Gases
Sedenominagasalestadodeagregacióndelamateriaenelcual,bajo
ciertascondicionesdetemperaturaypresión,susmoléculas
intereaccionansolodébilmenteentresí,sinformarenlaces
moleculares,adoptandolaformayelvolumendelrecipientequelas
contieneytendiendoasepararse,estoes,expandirse,todoloposiblepor
sualtaenergíacinética.Losgasessonfluidosaltamentecompresibles,que
experimentangrandescambiosdedensidadconlapresiónyla
temperatura.
Liquidos
Ellíquidoesunestadodeagregacióndelamateriaen
formaaltamenteincompresible(loquesignificaque
suvolumenes,muyaproximadamente,constanteenun
rangograndedepresión).Lasmoléculasdeloslíquidos
noestántanpróximascomolasdelossólidos,pero
estánmenosseparadasquelasdelosgases.Los
líquidos presentan tensión
superficialy capilaridad,generalmente
sedilatancuandoseincrementasutemperaturay
pierdenvolumencuandoseenfrían,aunquesometidos
acompresiónsuvolumenesmuypocovariablea
diferenciadeloquesucedeconotrosfluidoscomolos
gases.

4. 3

2) De acuerdo a su viscosidad y a su esfuerzo cortante:

Se clasifican en:
Newtonianos
Unfluidonewtonianoesunfluidocuyaviscosidadpuede
considerarseconstanteeneltiempo.Losfluidosnewtonianos
sonunodelosfluidosmássencillosdedescribir.Lacurvaque
muestralarelaciónentreelesfuerzoocizallacontra
suvelocidaddedeformacióneslineal.Elmejorejemplodeeste
tipodefluidoseselagua.serigeporlaeydeNewtondel
esfuerzocortante:
=− /
No Newtonianos
Unfluidononewtonianoesaquelfluido
cuyaviscosidadvaríaconlatemperaturaylatensión
cortantequeseleaplica.Comoresultado,unfluidono
newtonianonotieneunvalordeviscosidaddefinidoy
constante.Comolaviscosidadnoessuficientepara
definiraestostiposdefluidos,esnecesario
clasificarlosdeacuerdoasuspropiedadesreologicas
quesedanenestehipervinculo:
TiposdefluidosNoNewtonianos

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3) De acuerdo a su velocidad de flujo regido por el Número de Reynolds:


se clasifican en :
Laminar (<2000)
Secaracterizaporqueelmovimientodelaspartículas
delfluidoseproducesiguiendotrayectoriasbastante
regulares,separadasyperfectamentedefinidasdando
laimpresióndequesetrataradelaminasocapasmas
omenosparalelasentresi,lascualessedeslizan
suavementeunassobreotras,sinqueexistamezcla
macroscópicaointercambiotransversalentreellas.
Transición (2000<<4000)
Aquinosesabeconexactitudque
tipodefluidopredominamas,ya
quesecomportacomofluido
laminaryturbulento,esdecir,se
encuentranlasplacaslaminaresen
conjunto con pequeñas
irregularidadesotorbellinosenel
mismo,poresorecibeelnombrede
transicion
Turbulento(>4000)
Estetipodefluidoeselmasusado
eningenieria.Enestetipodeflujo
laspartículasdelfluidosemueven
entrayectoriaserráticas,es
decir,entrayectoriasmuy
irregularessinseguirunorden
establecido,ocasionandola
transferenciadecantidadde
movimientodeunaporciónde
fluidoaotra,demodosimilarala
transferenciadecantidadde
movimientomolecularperoauna
escalamayor.

6. 5


4) Debido a sus cambios de densidad con respecto al tiempo:



se clasifican en
compresibles
Esaquelenloscualesloscambiosdedensidaddeun
puntoaotronosondespreciables,porfuerzasexternaso
variablestermodinamicas,ladensidadvariadeacuerdo
conlascondicionesdelsistema,esdecir:
/≠0
incompresibles
Esaquelenloscualesloscambiosdedensidaddeunpuntoaotroson
despreciables,mientrasseexaminanpuntosdentrodelcampode
flujo,esdecir,cumplenconlasiguienteecuacion:
/=0
Loanteriornoexigequeladensidadseaconstanteentodoslospuntos.
Siladensidadesconstante,obviamenteelflujoesincompresible,pero
seriaunacondiciónmasrestrictiva.

7. 6

5) Por la variación de velocidad con respecto al tiempo







se clasifican en
permanente(estacionario)
secaracterizaporquelascondicionesdevelocidaddeescurrimientoencualquier
puntonocambianconeltiempo,oseaquepermanecenconstantesobien,silas
variacionesenellassontanpequeñasconrespectoalosvaloresmedios.Asímismo
encualquierpuntodeunflujopermanente,noexistencambiosenla
densidad,presiónotemperaturaconeltiempo,esdecir:
/=
dondeNesladensidad,presion,temperatura,etc.
enformaintegral:
_=/∫25_^▒
no permanente(no estacionario)
Enestetipodeflujoengenerallaspropiedadesdeunfluidoy
lascaracterísticasmecánicasdelmismoserándiferentesdeun
puntoaotrodentrodesucampo,ademássilascaracterísticas
enunpuntodeterminadovaríandeuninstanteaotrosedice
queesunflujonopermanente,esdecir:
/≠

8. 7
6) Por magnitud y dirección de la velocidad de fluido




se clasifican en
uniforme
Estetipodeflujossonpococomunesyocurrencuandoel
vectorvelocidadentodoslospuntosdelescurrimientoes
idénticotantoenmagnitudcomoendirecciónparaun
instantedadooexpresadomatemáticamente:
/=0
no uniforme
Eselcasocontrarioalflujo
uniforme,estetipodeflujose
encuentracercadefronterassólidas
porefectodelaviscosidad
/≠0

9. 8
7) Por efectos del vector velocidad






se clasifican en
rotacional
Es aquel en el cual el campo rot v
adquiere en algunos de sus puntos
valores distintos de cero, para
cualquier instante.
irrotacional
Al contrario que el flujo rotacional, este tipo de flujo se
caracteriza porque dentro de un campo de flujo el vector rot v
es igual a cero para cualquier punto e instante.
En el flujo irrotacional se exceptúa la presencia de
singularidades vorticosas, las cuales son causadas por los
efectos de viscosidad del fluido en movimiento.

10. 9



se clasifican en
unidimensional
Esunflujoenelqueelvectorde
velocidadsólodependedeuna
variableespacial,esdecirquese
desprecianloscambiosde
velocidadtransversalesala
dirección principaldel
escurrimiento.Dichosflujossedan
entuberíaslargasyrectasoentre
placasparalelas.
bidimensional
Es un flujo en el
que el vector
velocidad sólo
depende de dos
variables
espaciales.
En este tipo de flujo se
supone que todas las
partículas fluyen sobre
planos paralelos a lo largo
de trayectorias que resultan
idénticas si se comparan los
planos entre si, no
existiendo
tridimensional
Elvectorvelocidaddependede
trescoordenadasespaciales,esel
casomasgeneralenquelas
componentesdelavelocidaden
tresdireccionesmutuamente
perpendicularessonfuncióndelas
coordenadasespacialesx,y,z,y
deltiempot.

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8) Fluido ideal: Es aquel flujo incompresible y carente de fricción. La hipótesis de un flujo ideal es de gran utilidad al analizar
problemas que tengan grandes gastos de fluido, como en el movimiento de un aeroplano o de un submarino. Un fluido que
no presente fricción resulta no viscoso y los procesos en que se tenga en cuenta su escurrimiento son reversibles.

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Bibliografía

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/clasificaciondelflujo/clasificaciondelflujo.html
Crean. CO, Flujo de fluidos en válvulas y accesorios, Edit. McGraw Hill, Naucalpan de Juárez, Méx.1992,pop: 1-4:1-6
McCabe L. Worren, Smith Julian C., Harriot Peter, Operaciones unitarias en Ingeniería Química, 4° edición, Edit. McGraw Hill, Madrid, España.,
1985, pp: 83-122