PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Definición de FLUIDO: Sustancia
que se deforma constatemente cuando se somete a un esfuerzo
cortante (por más pequeño que sea). Sustancia que
ocupa la forma del recipiente que lo contiene (LIQUIDO).
Sustancia que ocupa la forma y el volumen del recipiente que lo
contiene (GAS).
Insertar figura 1.1 Fuerza que causa que la velocidad U sea
uniforme Área de la placa superior El fluido se deforma de
abdc a la nueva posición ab’c’d Es la rapidez
de deformación angular En forma más general LEY DE
VISCOSIDAD DE NEWTON
el factor de proporcionalidad se denomina viscosidad del fluido
Insertar figura 1.2
UNIDADES Sistema de unidades es congruente (o consistente) cuando
una unidad de fuerza causa que una unidad de masa sufra una
unidad de aceleración. Sistema SI Insertar tabla 1.1
Sistema USC Unidad Derivada Unidad Derivada
Sistema USI necesita apoyarse en una cte. de proporcionalidad
escribiendo la 2ª ley de Newton de la forma En condiciones
de gravedad estándar en el vacío: Por lo tanto la
gravedad específica g0 vale en USI: en EEUU, en China o en
la Luna El peso W de un cuerpo se determina por el producto de la
masa M por la aceleración local de la gravedad g. En la
contratapa de libro se dan las conversiones en distintos sistemas
para varias unidades.
Insertar tabla 1.2 PREFIJOS para potencias de 10 en el SISTEMA
SI
VISCOSIDAD Es la propiedad mas importante en el flujo de fluidos.
La viscosidad es la propiedad mediante la cual ofrece resistencia
al corte. Según la ley de viscosidad de Newton, para una
deformación angular dada, el esfuerzo cortante es
directamente proporcional a la viscosidad. Ej. La miel y la brea
son altamente viscosos; el agua y el aire tienen viscosidades muy
pequeñas. La viscosidad de un gas aumenta con la
temperatura. La viscosidad de un líquido disminuye con la
temperatura.
VISCOSIDAD Para presiones bajas la viscosidad depende sólo
de la temperatura. En estado de reposo, o cuando no existe
movimiento diferencial entre capas adyacentes, du/dy es cero y no
existe esfuerzo cortante (estática de los fluidos Cap. 2).
Las dimensiones de la viscosidad: Por la 2ª ley de Newton:
entonces la viscosidad también se puede expresar:
VISCOSIDAD UNIDADES para la viscosidad Absoluta o Dinámica
Para el sistema SI (1 E-3 Ns/m2) Para el sistema USC Para el
sistema CGS Poise (P)
VISCOSIDAD Viscosidad Cinemática: Para el sistema SI (1
E-6 m2/s) Para el sistema USC Para el sistema CGS Stoke (St)
Valores de ? ? ver figuras C.1 y C.2 del apéndice
“C”
MEDIO CONTINUO Para adoptar bases matemáticas o
analíticas, es necesario considerar que la estructura
molecular original es reemplazada por un medio hipotético
llamado medio continuo. Por ej. la velocidad de un punto debe ser
considerada como el promedio de la velocidad de la masa que rodea
ese punto. La densidad, el volumen específico, la
presión, velocidad y aceleración se supone que
varían contínuamente en todo el fluido o que son
constantes.
DENSIDAD se define como la masa por unidad de volumen para agua a
presión estandar (760 mmHg) y a 4 ºC, o bien VOLUMEN
ESPECIFICO es el recíproco de la densidad, es decir, el
volumen ocupado por la unidad de masa. PESO ESPECIFICO es el peso
por unidad de volumen depende de la aceleración de la
gravedad
DENSIDAD RELATIVA relación entre el peso de una sustancia
y el peso de un volumen equivalente de agua en condiciones
estándar. PRESIÓN es la fuerza normal que enpuja
contra un área plana dividida por el área. Dentro
de un recipiente, el fluido ejerce también en una
presión contra las paredes, y el o recipiente ejerce una
reacción que será compresiva para el fluido. En
estática de fluidos
GAS PERFECTO las relaciones termodinámicas y los flujos de
fluidos compresibles se limitan al los gases prefectos (o
ideales), los cuales satisfacen la siguiente ley: fluido ideal:
carece de fricción y es imcompresible gas perfecto: tiene
viscosidad (desarrolla esfuerzos de corte) y es compresible La
ecuación se puede escribir y R tiene unidades de
Ley de CHARLES: p = cte, V del gas depende solo de T Ley de
BOYLE: T = cte, V del gas depende solo de p haciendo el
análisis a nivel molecular e introduciendo la ley de
AVOGADRO (volúmenes iguales de gases a la misma T y p
absolutas tienen el mismo número de moléculas, por
lo tanto, sus masas son proporcionales a los pesos moleculares)
resulta el producto MR llamado cte universal de los gases. M:
peso molecular ver tabla C.3 del apéndice
“C”
Calor específico cv: es el número de unidades de
calor agregadas por unidad de masa para aumentar la temperatura 1
grado cuando V es cte. Calor específico cp: es el
número de unidades de calor agregadas por unidad de masa
para aumentar la temperatura 1 grado cuando p es cte. k es la
relación de calores específicos R se relaciona con
cv y cp mediante la forma
MODULO ELASTICO A LA COMPRESION Es importante cuando existen
cambios repentinos o grandes en la presión (GOLPE DE
ARIETE). Un aumento de presión dp causará una
disminución del volumen -dV. para agua a 20 ºC, K =
2.2 Gpa. (Ver tabla C.2 apéndice “C”).
PRESIÓN DE VAPOR Cuando la presión arriba de un
líquido es igual a la presión de vapor ocurre la
ebullición. Es importante cuando la presión en el
flujo tiene una fuerte reducción en algunos lugares del
sistema (CAVITACION).
TENSION SUPERFICIAL Fenómeno que se observa en la
interface entre un líquido y un gas, o entre dos
líquidos inmiscibles, debido a la atracción
molecular debajo de la superficie del líquido. Insertar
figura 1.6
Valores aprox. de propiedades de líquidos comunes Insertar
tabla 1.3