SESION 1 PROPIEDADES FLUIDOS


TEMA 1: PROPIEDADESDE LOS FLUIDOS

Definición
La mecánica de fluidos es la ciencia que se ocupa del estudio de los fluidos, tanto en reposo como en movimiento, aplicando las leyes de la mecánica y de la física.

Para la aplicación de estas leyes de un fluido es necesario que el fluido sea un medio continuo (El continuo es el medio donde se puede determinar la densidad en forma clara).

En casoque se presenta el fenómeno de cavitación estas leyes no son aplicables.



Figura: medio continuo Figura: Fenómeno de cavitación

Fluido
Es toda sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a una tensión cortadura por muy pequeña que esta sea.

Clases:
Fluido comprensible o de masa variable, que se expande hasta llenar el recipiente que lo contiene: gases.

Fluidoincomprensible o de masa constante, por que ocupa un volumen definido: liquido






Sistema de unidades
Es decir:





SISTEMA


Técnico
(LFT)


Internacional
MKS
(LMT)


CGS
(LMT)


Inglés
(LFT)



Propiedades
Densidad (ρ): Se considera a la masa del fluido contenida en la unidad de volumen:



Peso Específico (γ): Seconsidera al peso fluido contenido en la unidad de volumen:

Se verifica que:

La densidad y el peso específico de los fluidos dependen solo de la temperatura y sus valores disminuyen al aumentar esta ésta. Los valores estándar para el agua son los que corresponder a la temperatura de 4°C:



Densidad relativa (ρr): Es relación entre la masa (o el peso deun cierto volumen del fluido y la masa (o el peso del mismo volumen de agua) en condiciones normales. También es la relación entre la densidad o peso específico del agua


Viscosidad absoluta o viscosidad dinámica (µ)
Mide la relación entre un esfuerzo y una velocidad de deformación


Es una propiedad muy importante de los fluidos.
Todos los fluidos poseen esta propiedad.

Es la propiedad quese manifiesta por la mayor o menor dificultad que ofrece el fluido al desplazamiento de sus partículas. Es una propiedad ligada al proceso de transferencia de cantidad de movimiento.

El ejemplo clásico es cuando volcamos sobre una superficie plana agua y un aceite lubricante observamos que el agua se deforma con más facilidad que el aceite.

Decimos entonces que el aceite es más viscoso que elagua.



La viscosidad de los fluidos es una medida de la resistencia que estos oponen a ser deformados.
Es una propiedad que la ejercitan los fluidos solo cuando son obligados al movimiento.
Los líquidos son más viscosos que los gases.

Si en un canal rectangular inclinado se mueve un líquido con velocidad relativamente pequeña, se verifica que el flujo se produce en forma de capas o laminas(movimiento laminar) de espesor diferencial y con las velocidades variando según una ley parabólica:

Figura: viscosidad y esfuerzo cortante de un fluido.

Esfuerzo cortante
Ley de newton de la viscosidad establece que el esfuerzo tangencial que se produce entre dos láminas separadas a una distancia dy, que se desplazan con velocidades
(V ) y ( V + dv) es proporcional al gradiente develocidad.

La parte del fluido que está en inmediato contacto con una frontera solida en movimiento adquiere la velocidad de dicha frontera, y se ha encontrado que:

Donde:
F: Fuerza aplicada
µ: constante de proporcionalidad (viscosidad absoluta o dinámica)
A: Área sobre la que se aplica F (se considera Ay F paralelos)
V: velocidad máxima del fluido, igual al de la placa móvil
h: distancia entre dosplacas
Se sabe que:
En forma Diferencial se tiene la “Ley de Newton de la viscosidad”:


Donde dv/dy es la gradiente de velocidades.

La constante de proporcionalidad µ es diferente para cada fluido, y es una magnitud que mide la viscosidad del fluido; se llama viscosidad dinámica (µ).

Nótese en el dibujo como en el fondo el gradiente es más grande y por lo tanto es esfuerzo de corte ahí ()...