Fluidos_1 (2).pdf propieedas de los fluidos

fluidos

1. FLUIDOS
PROPIEDADES

2. DEFINICIÓN DE UN FLUIDO
Unfluidoesunasustanciaquesedeformacontinuamentecuandosesometeaun
esfuerzocortante,sinimportarquétanpequeñoseaeseesfuerzocortante.Un
esfuerzocortanteeslacomponente defuerzatangenteaunasuperficie,yesta
fuerzadivididaporeláreadelasuperficieeselesfuerzocortantepromediosobre
dichasuperficie.

3. PRESIÓN
Lapresiónse define como la magnitud de lafuerzaque actúa perpendicularmente
sobre una superficie por unidad de área.
p = F / A
Una forma fácil de entender la presión es imaginarse sosteniendo una tachuela
presionadaligeramenteentre el índice y el pulgar, con el extremo afilado en el
pulgar y la cabeza en el índice. El pulgar comenzará a sentir dolor de inmediato,
mientras que el índice no. La tachuela está ejerciendo la misma cantidad de fuerza
tanto en el pulgar como en el índice, pero la presión sobre el pulgar es mucho
mayor debido a la pequeña área sobre la que se aplica la fuerza.

4. PRESIÓN ATMOSFÉRICA:
La presión atmosférica (o presión barométrica) es la presión que ejerce el peso
del aire de la atmósfera terrestre sobre una determinada superficie.
Es la presión que ejerce la atmósfera sobre cualquier fluido que está abierta a
ella. Esta presión puede adquirir un valor cualquiera en un recipiente cerrado,
pero si el recipiente está abierto, sobre la superficie libre del líquido reina la
presión atmosférica p
amb debida al peso de la columna de aire que s sobre el
fluido. La presión atmosférica varía con la temperatura y la altitud. La presión
media normal a 0 ºC y al nivel del mar es de 1,01396 bar y se llama atmósfera
normal.

5. DENSIDAD:
Caracteriza la masa de un sistema fluido y se define como la cantidad de masa
por unidad de volumen. La densidad se designa por la letra griega ρ (rho). El valor
de densidad puede variar ampliamente entre fluidos diferentes, para un mismo
líquido las variaciones de presión y temperatura tienen, generalmente, un efecto
pequeño en el valor de ρ.
La densidad del agua a los 4°C es 1000 Kg/m³. A diferencia de los líquidos, la
densidad de un gas es fuertemente influenciada por la presión y la temperatura.
La densidad, por ejemplo, del aire a STP es 1,23 Kg /m³. Así pues:

6. DENSIDAD DE DIFERENTES SUSTANCIAS
Sustancia
Densidad
(kg/m³ )
Sustancia
Densidad
(kg/m³)
Agua a 4 ºC 1000 Gasolina (20 ºC) 700
Agua (20 ºC) 998 Glicerina a 0ºC 1250
Agua de mar 1030 Hielo 920
Aire (0 ºC) 1.30 Helio 0.18
Aire (20 ºC) 1.20 Mercurio (0 ºC)13600
Alcohol etilico 790 Oxigeno 1.43
Aluminio a 0ºC 2700 Oro a 0ºC 19300
Cobre a 0ºC 8900 Plata a 0ºC 10500
Corcho a 0ºC 240 Plomo 11400

7. Gravedad Específica
La gravedad específica, también conocida como densidad relativa, se usa para
describir la densidad de una sustancia comparada con la densidad del agua. Para
calcular la gravedad específica, divida la densidad de la muestra por la densidad del
agua.
Esta es la fórmula de la gravedad específica:
La principal diferencia entre la gravedad específica y la densidad es que la gravedad
específica es adimensional, lo que significa que carece de unidades, mientras que la
densidad consta de una unidad (g/cm3, kg/m3, g/ml, oz/USfl, etc.).
La gravedad específica le indica si algo flota o se hunde en el agua. Una gravedad
específica inferior a 1 significa que la muestra es menos densa (más ligera) que el
agua y, por lo tanto, flotará. Por ejemplo, un aceite con una gravedad específica de
0,825 flotará en el agua.

8. ¿QUÉ ES EL PESO ESPECÍFICO?
Elpeso específicoes larelación existente entre elpesoy elvolumenque ocupa
unasustanciaen elespacio. Es el peso de cierta cantidad de sustancia dividido el
volumen que ocupa. En elSistema Internacionalse expresa en unidades
deNewtonssobremetro cúbico (N/m3).
El cálculo del peso específico requiere de otras propiedades de la sustancia,
como ladensidady lamasa. Matemáticamente, el peso específicose representa
con el símbolo gamma (γ) y se expresa como:
γ (peso específico) = w (peso ordinario)/V (volumen de la sustancia),
o lo que es igual:γ = w/V = m.g/V,
en dondemes la masa de la sustancia yges laaceleraciónde
lagravedad(comúnmente considerada como9.8 m/s2).
Como la densidad(ρ)de una sustancia se define comom/V, se puede escribir al
peso específico comoγ=ρ.g.

9. Ejemplos de peso específico
Algunos ejemplos de peso específico de distintos materiales son:
•Yeso: 1250 N/m3
•Cal: 1000 N/m3
•Arena seca: 1600 N/m3
•Arena húmeda: 1800 N/m3
•Cemento suelto: 1400 N/m3
•Losetas de hormigón: 2200 N/m3
•Madera de Álamo: 500 N/m3
•Madera de pino americano: 800 N/m3
•Acero: 7850 N/m3
•Aluminio: 2700 N/m3
•Bronce: 8600 N/m3
•Plomo: 11400 N/m3
•Zinc: 7200 N/m3
•Fundición del hierro: 7250 N/m3
•Agua: 1000 N/m3
•Asfalto: 1300 N/m3
•Papel apilado: 1100 N/m3

10. COHESIÓN Y ADHERENCIA.
La cohesión es la fuerza de atracción que mantiene unidas a las moléculas de una
misma sustancia. La atracción molecular entre moléculas semejantes de un líquido
recibe el nombre de fuerza cohesiva. Ésta fuerza da origen a la cohesión, o sea, a la
tendencia de un líquido a permanecer como un conjunto de partículas. La falta de
fuerzas cohesivas entre las moléculas de un gas le permite llenar todo el recipiente
donde se encuentre un gas encerrado.
La adherencia es la fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas de dos
sustancias diferentes que se ponen en contacto; generalmente un líquido con un
sólido.
Generalmente las sustancias líquidas, se adhieren a los cuerpos sólidos.

11. Tensión superficial.
La tensión superficial es una propiedad del material que se utiliza para caracterizar
líquidos. Es causada por las fuerzas de atracción entre las moléculas de un líquido.
Las fuerzas de cohesión entre moléculas hacen que la superficie de un líquido se
contraiga hasta alcanzar la menor área superficial posible. Este efecto general se
denomina tensión superficial . Las moléculas de la superficie son atraídas hacia
adentro por fuerzas de cohesión, lo que reduce el área superficial. Las moléculas
dentro del líquido experimentan una fuerza neta cero, ya que tienen vecinas en todos
los lados.
Las fuerzas de cohesión entre moléculas hacen que la superficie de un líquido se
contraiga hasta alcanzar la menor área posible. Este efecto general se denomina
tensión superficial.

12. TENSIÓN SUPERFICIAL DE ALGUNAS SUSTANCIAS
Sustancia
Tensión superficial
(dinas/cm2)
Acetona a 20 ºC 2.370
Agua a 18 ºC 7.305
Alcohol etilico a 0 ºC 2.405
Cloro a 61.5 ºC 3.161
Cloroformo a 20 ºC 2.714
Mercurio a 20 ºC 43.550
Yodo a 130 ºC 5.310
Latensión superficial de un líquido disminuye con el aumento de temperatura.

13. Capilaridad. El fenómeno de capilaridad, consiste en el ascenso o descenso de un
líquido dentro de un tubo de diámetro pequeño llamado capilar. La tensión
superficial, además de las fuerzas de cohesión y de adhesión origina el fenómeno
de capilaridad que consiste en el ascenso o descenso de un líquido dentro de un
tubo de diámetro pequeño llamado capilar.

14. CAPILARIDAD.
La capilaridad del agua ocurre cuando se pone en contacto la
superficie del agua con las paredes internas de un tubo capilar
en un ángulo determinado. La fuerza que ejerce la tensión
superficial en las paredes del tubo capilar causa que el agua se
eleve dentro del tubo. Por su parte, el agua se adhiere en las
paredes del tubo capilar, donde las fuerzas de adhesión son
mayores que las fuerzas de cohesión de las moléculas de agua.

15. La ascensión se mantiene hasta que el propio peso del agua
ascendida se equilibre con la fuerza vertical provocada por la
tensión superficial y la fuerza de adhesión del agua. La
superficie del agua contenida en un tubo capilar no es plana,
sino que forma un menisco cóncavo, lo cual implica que la
superficie del agua tiene curvatura. En la superficie del agua, la
presión del lado cóncavo se encuentra con la presión
atmosférica, siendo mayor que la presión que se ejerce en el
lado convexo. El líquido tiene que elevarse hasta que se ejerce
la misma presión en los dos lados.

16. La temperatura de una muestra afecta tanto a la densidad como a la gravedad
específica: cuanto mayor sea la temperatura, mayor será el volumen y menor la
densidad. Si la temperatura aumenta, el volumen aumenta y la densidad
disminuye. Sin embargo, la masa de la sustancia no cambia con la temperatura.
La excepción a esta regla que más destaca es el agua líquida, que alcanza su
densidad máxima a los 3,98 °C; por encima de este punto, aumenta el volumen
de agua y se vuelve menos densa. Cuando el agua se enfría, ocurre lo contrario.
Dado que la gravedad específica equivale a la densidad de la muestra dividida
por la densidad del agua, ambas densidades disminuirán con el aumento de la
temperatura, pero no en la misma magnitud. El efecto de la temperatura suele
afectar ligeramente menos a la gravedad específica que a la densidad.
¿Cómo afecta la temperatura de las muestras a la gravedad específica y la densidad?

17. COMPRESIBILIDAD
El principio de compresibilidad sienta las bases para comprender por qué los
cambios de presión pueden provocar alteraciones en el volumen de una sustancia.
Fundamentalmente, la compresibilidad es una medida del grado en que un
material o sustancia puede ser comprimido por fuerzas externas antes de volverse
resistente a una nueva compresión. En otras palabras, representa cuánto se
contrae o expande un material bajo presiones variables.

18. INTERACCIÓN ENTRE COMPRESIBILIDAD Y DENSIDAD
Consideremos el ejemplo de sumergirse en el agua. A medida que un buceador se
adentra en el agua, puede sentir una presión creciente en los oídos. Esto se debe al
aumento de la densidad del aire dentro de los oídos debido al aumento de la
presión. Los buceadores necesitan ecualizarse con frecuencia para evitar molestias
en los oídos o posibles lesiones, ésta es una ilustración práctica de la
compresibilidad y la densidad en acción.
En la industria del transporte, especialmente en la ingeniería aeroespacial y
submarina, es fundamental comprender la relación entre compresibilidad y
densidad. En la industria aeroespacial, la densidad desempeña un papel crucial
para determinar el rendimiento de un avión. La densidad del aire disminuye al
aumentar la altitud, lo que altera la compresibilidad del aire y puede afectar a la
distribución de la presión sobre la aeronave. Del mismo modo, en la ingeniería
submarina, el diseño de un submarino debe tener en cuenta el hecho de que la
densidad y la presión del agua aumentan con la profundidad. Por tanto, los
materiales utilizados para construir el submarino deben elegirse cuidadosamente
en función de su compresibilidad y densidad para soportar las condiciones de alta
presión a profundidad.

19. ¿QUÉ ES LA VISCOSIDAD DE UN FLUIDO?
Laviscosidad de un fluidose refiere a la resistencia que presentan las sustancias para fluir y
sufrir deformaciones.Cuando aplicas una fuerza a un fluido, las partículas que lo forman
generan cierta fricción interna para resistir el flujo. A mayor fricción, mayor fuerza se tendrá
que hacer para conseguir que el fluido se mueva. Esta fuerza se conoce como cizallamiento.
Aunque te sorprenda, prácticamente todos los fluidos tienen viscosidad, aunque muchos
tienen niveles muy bajos de resistencia. Solamente los fluidos ideales o superfluidos no tienen
viscosidad y, al no tener fricción, fluyen interminablemente. En el lado contrario tenemos
losfluidos con alta viscosidad,los cuales cuentan con partículas que se atraen con mucha
fuerza, lo que les hace “espesos”.
Algunos ejemplos de viscosidad o sustancias
viscosas son la miel, el aceite, la pasta de dientes,
el gel o champú para el cabello, los jarabes de
farmacia, y algunos elementos químicos como el
mercurio.

20. FACTORES QUE AFECTAN A LA VISCOSIDAD DE UN FLUIDO
La viscosidad de un fluido se ve influenciada por diversos factores:
•Temperatura del fluido:por regla general, ante una mayor temperatura la
viscosidad de los líquidos disminuye, mientras que la de los gases aumenta.
•Condiciones de flujo:para flujo laminar, la viscosidad del líquido permanece
constante, pero cambia para flujo turbulento.
•Presión:sobre todo es relevante para la viscosidad de los gases, que suele
aumentar ante un aumento de la presión. No obstante, no tiene mucho
impacto en los líquidos.
•Partículas suspendidas:hay que tener en cuenta que la materia en suspensión
aumenta la viscosidad.

21. La densidad y la viscosidad son variables del proceso valiosas que se pueden
usar para medir la calidad del producto, hacer conversiones entre masa y
volumen, optimizar la eficiencia, identificar interfaces del producto y mucho
más. Estas mediciones son necesarias en cualquier parte donde el valor del
líquido, su calidad o su composición sean importantes. En pocas palabras, las
mediciones de densidad y viscosidad ayudan a identificar un líquido,
determinar cuánta cantidad del mismo hay y si su composición y medición
son correctas.
Las mediciones de densidad comprueban la pureza y la concentración de una
muestra y ofrecen información de su composición. La medición de la densidad
resulta fundamental para asegurar la calidad tanto de materias primas como
de productos acabados en diferentes sectores.
Por ejemplo, se sabe que la densidad del agua ultrapura a 20 °C es de 0,998203
g/cm3: cualquier desviación de ese valor ± tolerancia indicaría que la muestra
de agua contiene impurezas.

22. ¡MUCHAS GRACIAS!