Mecanica de los Fluidos

El comportamiento de un fluido de pende de si tiene o no contacto con una superficie sólida. En la región donde el contacto con la superficie es pequeño, el esfuerzo cortante se puede considerar despreciable y el fluido tiene un comportamiento ideal (no compresible y con viscosidad cero). El flujo de un fluido ideal recibe el nombre de fluido potencial. El fluido potencial tiene doscaracterísticas: 1) no existen remolinos ni circulaciones dentro del fluido, por tanto se denomina a éste flujo irrotacional. 2) no hay fricción, es decir que no hay disipación de energía por calor.
Excepto para fluidos que circulan a baja velocidad o tienen viscosidad alta, el efecto que tiene una superficie solida sobre un fluido, se limita a una capa de fluido adyacente a la pared. Esta capa recibe elnombre de capa límite, y el esfuerzo cortante como las fuerzas de cizallas se dan solo en esta capa, teniendo el resto del fluido un comportamiento ideal. La mayor parte de los estudios consideran la capa límite y el resto del fluido. En el flujo en tuberías la capa límite ocupa toda la conducción y no hay flujo potencial.
En el interior de la corriente de un fluido no compresible (liquido) que estábajo la influencia de limites sólidos, existen cuatro efectos importantes: 1) acoplamiento de campos de gradientes de velocidad y efectos cortantes. 2) iniciación de la turbulencia. 3) formación y crecimiento de capas límites. 4) separación de las capas límites del contacto con la superficie sólida.
Campo de velocidad: entre el fluido y la superficie solida existe una adherencia (interfase), sila superficie se encuentra sin movimiento el fluido en la interfase tampoco tendrá movimiento. Esto va cambiando a medida que el fluido se aleja de la pared, es decir que existe variaciones de la velocidad de un punto a otro dentro de la corriente. Cuando la velocidad se mantiene constante y el campo no varía con el tiempo, el flujo se considera estacionario.
Flujo unidimensional: es cuando lasvelocidades del flujo de un campo se mantiene paralelas entre sí.
Flujo laminar: se da en velocidades bajas, donde las capas se mueven unas sobre otras y sin mezcla lateral. No existen corrientes transversales ni torbellinos. A velocidades mayores el flujo laminar se convierte en flujo turbulento, formando torbellinos que dan lugar a mezcla lateral.
Fluidos newtonianos: son aquellos que presentaun comportamiento de directa proporcionalidad entre la tensión de corte y el gradiente de velocidad. La constante de proporcionalidad recibe el nombre de viscosidad.

La tensión de corte se mide en newtons por metros cuadrados. Y μ (viscosidad) se mide en kilogramos por metro-segundo.
Los gases y la mayor parte de los líquidos son newtonianos.
La ecuación de viscosidad puede interpretarsetambién como la densidad de flujo de la cantidad de movimiento. En un fluido, debido a las colisiones moleculares, se transfiere cantidad de movimiento entre capaz adyacentes tendiendo a acelerar la capa más lenta y a retardar la capa más acelerada. Este fenómeno se va dando de capa en capa, comenzando en la superficie libre y llegando hasta la pared, donde μ = 0. Ahí la cantidad de movimiento sedisipa como fricción de superficie.

La viscosidad de un fluido newtoniano depende fundamentalmente de la temperatura y no tanto de la presión. La viscosidad de un gas es casi siempre independiente de la presión en la región de las presiones donde es aplicable la ley de los gases ideales.
La viscosidad de los líquidos suelen ser mayores a la de los gases y disminuyen considerablemente alaumentar la temperatura.
Viscosidad cinemática (V=μ/ρ): es la relación entre viscosidad absoluta (μ) y la densidad de un fluido (ρ). Se distingue por la letra V y sus unidades son metros cuadrados por segundo. Las viscosidades cinemáticas varían menos con la temperatura que las viscosidades absolutas.




Fluidos no newtonianos
Los fluidos no newtonianos no presentan una relación lineal...