GU A 2 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS


Tema: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Objetivos específicos:
Conocer la definición de fluido y sus principales consecuencias
Distinguir entre gas y líquido
Entender los principios fundamentales de las propiedades más importantes de los fluidos

RESUMEN DE TEORÍA
1. Definición de fluido: Sustancia incapaz de conservar su forma cuando se ejerce una fuerza sobre éste. No tiene volumen propio. Adoptala forma del recipiente que lo contiene. Ante cualquier esfuerzo normal o de cizalla, se mueve, fluye.
2. Diferencias entre GAS y LÍQUIDO:
Un gas es fácilmente compresible, un líquido se puede considerar incompresible. Un gas ocupa todo el volumen disponible, un líquido puede tener un volumen mayor o menor que el recipiente que lo intenta contener. Si el volumen del líquido es menor que el delrecipiente, se identifica con claridad la superficie del líquido; no sucede así con los gases. Las densidades de los gases son menores a las de los líquidos.

3. Principales propiedades de los fluidos

3.1. Densidad: Relación masa / volumen
Fórmula:
Unidades:
S Internacional: kg/m3; S Inglés: lbm/ft3
NOTAS: La densidad del agua a 20°C vale: 1000 kg/m3; 1,94 slug/pie3; 62,4 lbm/ft3. (1 slug =32,17 lbm)

3.1.1. Densidad relativa (adimensional)
(Mal llamada “gravedad específica”)
Para líquidos:

Para gases:

NOTAS: No tiene unidades. Sin embargo, se suelen usar escalas, como grados API, Brix, etc.

Ejemplo: Escala grados API, crudos pesados:
°API =

Crudos livianos (ligeros) tienen grados API >31,1
Crudos extra pesados tienen grados API<10

3.2. Peso específico: Relación peso / volumenFórmula:
Se puede calcular como peso / volumen o como densidad por gravedad, tomando generalmente la gravedad como 9,8 m/s2
Unidades:
S Internacional: N/m3; (kN/m3) S Inglés: lbf/ft3
NOTA: valores para el agua a 20°C: 9,78 kN/m3 o 62,43 lbf/pie3

3.3. Temperatura
Medida del promedio estadístico de la energía cinética de las partículas de una sustancia.
Unidades:
S Internacional absoluto:Kelvin (K); Relativo: Celsius (°C)
S Inglés absoluto: Rankine (°R); Relativo: Farenheit (°F)

Conversión de escalas:
K = °C +273,15
°R = °F + 460
°F = 9/5 (°C) + 32

3.4. Presión
Medida estadística de la fuerza promedio de los choques de las partículas de una sustancia. En términos macroscópicos es la fuerza ejercida por una sustancia sobre la unidad de área.
Fórmula:
Unidades:
S Internacional: Pa 1Pa = 1 N/m2
S Inglés: psi 1 psi = 1 lbf / in2
Otras unidades y equivalencias:
76 cm Hg = 760 mmHg = 1 atm = 101325 Pa = 100000 bar
NOTAS: Es incorrecto hablar de “libras” como presión. Hay que decir psi, o libras por pulgada cuadrada.

3.5. Viscosidad
Resistencia intrínseca del fluido al movimiento que resulta de la fricción interna de las partículas que lo componen.
3.5.1. Viscosidad absoluta odinámica
Fórmula: Donde: esfuerzo; : velocidad; : espesor; : gradiente de velocidad.
Unidades:
S Internacional: Pa∙s 1 Pa∙s = 1000 cp (10 poises)
S Inglés: lbf/pie2 ∙s
NOTA: la viscosidad absoluta del agua a 20°C es 1 centipoise = 1 mPa∙ s

3.5.2. Viscosidad cinemática
Fórmula:
Unidades:
S Internacional: m2/s 1 cSt = 1*10-6 m2/s
NOTA: la viscosidad cinemática del agua a 20°C es 1centiStoke = 0,01 St = 1*10-6 m2/s
3.6. Compresibilidad
Capacidad de un cuerpo de disminuir su volumen cuando se ejerce una presión sobre éste. Los sólidos son incompresibles, por definición; los líquidos difícilmente compresibles y los gases compresibles.
Fórmula: Donde p es presión; V es volumen; es relación de compresión: diferencia de volumen sobre volumen inicial. Recordar que cuando se comprime:V2 < V1
Unidades:
S Internacional: MPa: megapascales S. Inglés: psig
NOTA: El módulo de compresibilidad del agua a 20°C es aproximadamente K = 2200 MPa = 2,2*109 Pa. Son valores muy altos, porque se requieren grandes presiones para conseguir ligeras disminuciones de volumen de los líquidos. No así con los gases, que con bajos aumentos de presión ya disminuye bastante su volumen a temperatura...