1 Propiedades de los Fluidos

PROPIEDADES
DE LOS
FLUIDOS

Ing. Marcos Chambi Yana
PET 245 - Operaciones Unitarias I

INTRODUCCIÓN
Los fluidos son agregaciones de moléculas, muy
separadas en los gases y próximas en los líquidos,
siendo las distancias entre las moléculas mucho mayor
que el diámetro molecular, no estando fijas en una red,
sino que se mueven libremente.
Un fluido es un medio material continuo,
deformable,desprovisto de rigidez, capaz de
«fluir», es decir, de experimentar grandes variaciones
de forma bajo la acción de fuerzas.
En Mecánica de Fluidos sólo existen cuatro
dimensiones primarias (masa, longitud, tiempo y
temperatura), de las cuales, derivan todas las demás.
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PROPIEDADES
Las propiedades de los fluidos más importantes son:
(1) La isotropía,por cuanto mantienen igualdad de
propiedades en todas las direcciones.
(2) La movilidad, por cuanto carecen de forma propia,
por lo que se amoldan a la forma del recipiente que los
contiene. «A un esfuerzo infinitamente pequeño le
corresponde una deformación infinitamente grande».
(3) La viscosidad que constituye una resistencia a la
deformación, la cual, no sigue las leyes del rozamiento
entrelos sólidos, siendo las tensiones proporcionales,
en forma aproximada, a las velocidades de las
deformaciones.
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La fuerza que un fluido fluyente ejerce sobre un cuerpo
en la dirección de flujo se llama fuerza de arrastre, y
la magnitud de ésta depende, en parte, de la fricción
causada por la viscosidad.
Para comprender esto, a cabalidad,imaginemos una
sustancia fluida colocada entre dos placas muy
próximas, lo suficientemente largas para que puedan
despreciarse las condiciones en los bordes (figura 1).
La placa inferior está quieta
y
sobre la superior se aplica
una fuerza F, que
origina un
esfuerzo de corte ( = F/A)
en la sustancia
Figura 1. Esquema
que permite colocada entre las placas (A
es elvisualizar
área dela la
viscosidad
placasuperior).
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La experiencia demuestra que  es directamente
proporcional a la velocidad angular de deformación del
fluido dv/dx (considerado también como el cociente de
velocidad con que una capa del fluido se mueve en
relación a la capa adyacente), o sea,
 

(1)

siendo, µ el factor de proporcionalidad que hace
intervenir el efecto del fluido encuestión.
La ecuación (1), constituye la expresión matemática de
la ley de Newton de la viscosidad, y expresa que
«cuando las capas de un líquido deslizan entre sí,
la resistencia al movimiento depende del gradiente
de velocidad dv/dx y del área A».
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Ahora bien, la velocidad irá variando progresivamente
de capa en capa y no bruscamente (figura2). Si la
velocidad de desplazamiento es nula, la tensión
también lo será.

Figura 2. Isotaquias de velocidades
Nota: La experiencia demuestra que, para la mayoría de los fluidos,
aquéllos denominados fluidos newtonianos (agua, aire, gasolina y
aceites), el gradiente de velocidad es directamente proporcional al
esfuerzo cortante.
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(4) Lacompresibilidad, según la cual, para cualquier
esfuerzo a que se someta al fluido, su volumen
prácticamente no varía. Así, para el caso del agua, por
cada kg/cm2 que aumente su presión, se comprime
1/20000 de su volumen.
Para los fluidos compresibles, el volumen específico es
función de la presión y de la temperatura, siendo
complicadas las expresiones que ligan estas variables.
La expresión generalpara la compresibilidad
isotérmica  es:
 

(2)

Por lo tanto, los fluidos perfectos poseen isotropía,
movilidad y fluidez perfectas, y compresibilidad nula.
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En la figura 3., se representan las gráficas cartesianas
de algunos de los diferentes tipos de fluidos, tomando
en el eje de ordenadas el gradiente de velocidad y
como eje de abscisas el...