flujo permanente

FLUJO EN TUBERIAS


1. CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS 15/19/24/31

Según en que fase se encuentren:
a) Líquidos:
- Tienen volumen definido.
- Poseen superficie libre.
- Son prácticamente incompresibles.
- No soportan esfuerzos normales de tracción.
b) Gases:
- Se adaptan al volumen que ocupan.
- No tienen superficie libre.
- Se comprimen con facilidad.
- No soportanesfuerzos normales de tracción ni de compresión

Según con sea la viscosidad absoluta (), podemos clasificarlos como:
a) Fluidos Newtonianos, cuando es constante.
b) Fluidos no Newtonianos, cuando no es constante.
Los fluidos más comunes en la técnica son fluidos Newtonianos (agua, aire).

2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Las propiedades son características macroscópicas de un sistema tales comola masa, volumen, etc., a las que se le puede asignar un valor numérico en un instante dado, sin que haga falta saber que le ha ocurrido al sistema con anterioridad.
Podemos definir el estado de un fluido, mediante las propiedades definidas en física, como:
- DENSIDAD (); la definimos como la masa por unidad de volumen.
Unidades en el S.I. kg/m3. Unidades en el S.T. kp * s2/m4 = U.T.M.
-VOLUMEN ESPECIFICO (); es la inversa de la densidad, por tanto es el volumen por unidad de masa.
Unidades en el S.I. m3/kg.
- PESO ESPECIFICO (); es una propiedad derivada de la densidad, y es el producto de esta por la gravedad.

Unidades en el S.I. kg/m2*s2 = N/m3. Unidades S.T. kp/m3. (1 N = 9,81 kp).
- DENSIDAD RELATIVA (); es la relación entre la masa de una sustancia respecto a la masaque tendríamos de agua a igualdad de volumen.

Adimensional.
- Temperatura (T); propiedad que nos define el estado térmico de un cuerpo.
Unidades S.I. el Kelvin (K).
- PRESION (p); es la fuerza normal por unidad de superficie. Es el denominado esfuerzo normal.
Unidades S.I. el Pascal (Pa) = N/m2 = kg/m*s2. Unidades S.T. kp/m2.
Una propiedad particularmente interesante es:
- VISCOCIDAD().
Por definición de fluido sabemos que es una sustancia que se deforma continuamente, cuando se aplica un esfuerzo tangencial por muy pequeño que sea éste. En ausencia de esfuerzo de corte, por tanto, no habrá deformación.
Los fluidos pueden clasificarse de manera general de acuerdo con la relación entre el esfuerzo de corte aplicado y la relación de deformación.
- La ley de Newton para laviscosidad:
La resistencia que opone un fluido depende de la velocidad a que realizamos la deformación.
Supongamos un fluido que se mueve con relación a un contorno.
La lámina de fluido en contacto con el sólido queda pegado al mismo, y su velocidad relativa es nula.
A cierta distancia del contorno otra lámina tendrá prácticamente la velocidad “u” (velocidad máxima), y las láminas intermediastendrán velocidades intermedias.
El esfuerzo cortante (), es decir, la fuerza tangencial por unidad de superficie, se opone a que una lámina se deslice sobre otra.
Así, dos láminas próximas a la superficie del sólido se deslizan más entre sí que otras dos láminas más alejadas del sólido; por lo que el esfuerzo cortante en la pared del sólido es la máxima ().
Después, si nos alejamossuficientemente del sólido disminuye hasta hacerse prácticamente nula.
Por tanto es lógico pensar que el esfuerzo cortante, sea proporcional a la variación de velocidad entre dos láminas con relación a la separación entre las mismas:


En donde la constante de proporcionalidad (), es la llamada viscosidad dinámica o viscosidad absoluta.
Unidades S.I. N*s/m2 = Pa*s = kg/m*s
Unidades S.T. Poise= gr/cm*s.
Relaciones: 1 Pa*s = 10 Poise = 10 gr/cm*s.
Al ser una unidad bastante grande se suele utilizar el centipoise:
1 cp = 1/100 poise -> 1 Pa*s = 1000 cp
Así, un fluido será más viscoso cuando mayor sea su viscosidad, y un fluido no es viscoso (caso ideal) cuando la viscosidad es cero.
En cualquier fluido, fuera de una capa de espesor “d”, la denominada capa límite, la variación de...