clase 3 fluidos

8/16/2019 Clase 3 FLuidos

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FLUIDO

Sustancia que se encuentra en la fase líquida o

gaseosa

Un uido se deforma de manera continua bajo lainuencia del esfuerzo cortante, sin importar lopequeño que sea

En un uido en reposo, el esfuerzo normal se llamapresión.

En un líquido las fuerzas de cohesión son maoresque las de un gas

Un líquido forma una super!cie libre en un recipientem"s grande


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Diferencia entre gas y vapor

El #apor es un tipo de gas, pero en todo momento

est" en constante transición entre el estado gaseoso el líquido.

El #apor es un gas cuando est" por debajo de sutemperatura crítica, pero puede ser condensadocomo líquido incrementando su presión sin reducirsu temperatura.

$or otra parte, un gas es una sustancia que no

puede #ol#erse líquida con tan sólo aplicarlepresión.


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Áreas de aplicación de la mecánica deuidos

• El bombeo de la sangre por el corazón•&o#imiento del refrigerante en el refrigerador•&o#imiento de los #ientos en el traslado de

a#iones• 'urbinas de #iento•Sistema de alcantarillado


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CLAIFICACI!" D# LO FLU$O D# FLUIDO

%#&IO"# 'ICOA D# FLU$O #" CO()A%ACI*"CO" LA "O 'ICOA

(uando dos capas de uido se mue#en una en relacióncon la otra, se desarrolla una fuerza de fricción entre ellas la capa m"s lenta trata de desacelerar a la m"s r"pida.Esta resistencia interna al ujo se cuanti!ca mediante lapropiedad de #iscosidad del uido, la cual es una medidade la adherencia interna de )ste.*a #iscosidad es causada por las fuerzas de cohesiónentre las mol)culas, en los líquidos, por las colisiones

moleculares en los gases.+o eiste un uido con #iscosidad cero.Se denomina ujo #iscoso cuando el uido esta cerca ala super!cie de una placa.(uando el ujo se realiza lejos de la super!cie de la

placa se denomina no #iscoso.


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FLU$O I"+#%"O #" CO()A%ACI*" CO" #L#,+#%"O

Un ujo de un uido se clasi!ca como interno o

eterno, dependiendo si a ese uido se le obliga auir en un canal con!nado o sobre una super!cie.

Flu-o e.terno/ Es el ujo de un uido no limitadosobre una super!cie como una placa, un alambre o untubo. Ejemplo ujo de aire sobre una pelota.

Flu-o interno/ (uando el uido queda por completolimitado por las super!cies sólidas. Ejemplo ujo de

agua en un tubo.El ujo de líquidos en un ducto se conoce como ujoen canal abierto, si ese ducto sólo est" lleno en formaparcial con el líquido se tiene una super!cie libre.Ejemplo- ujo de agua en los ríos zanjas de

irrigación.


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FLU$O CO()%#"I0L# #" CO()A%ACI*" CO"I"CO()%#"I0L#

Flu-o incomprensi1le/ Si la densidad del uidopermanece aproimadamente a lo largo de todo elujo. Ejemplo los líquidos. Una presión de /0 atmhace que la densidad del agua líquida a / atm

cambie en sólo /1.

Flu-o comprensi1le/ *os gases. Un cambio depresión de sólo 0.0/ atm causa un cambio de /1 en

la densidad del aire atmosf)rico.


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FLU$O LA(I"A% #" CO()A%ACI!" CO" #L+U%0UL#"+O

Flu-o laminar/ 2lujo sua#e con mo#imiento ordenadode un uido.

Flu-o tur1ulento/ 2lujo caótico con mo#imientodesordenado presente a #elocidades altas.

Flu-o de transición/ 2lujo que se alterna entrelaminar turbulento.


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FLU$O "A+U%AL 2O "O FO%3ADO4 #"CO()A%ACI*" CO" #L FO%3ADO

FLU$O FO%3ADO/ Un uido se obliga a uir sobre unasuper!cie o en un tubo por medios eternos, comouna bomba o un #entilador.

FLU$O "A+U%AL / Es el mo#imiento por medios

naturales como el efecto de otación. Ejemplo-ele#ación del uido m"s caliente 3 por consiguientem"s ligero4 la caída del uido m"s frío 3m"s denso4.

FLU$O #+ACIO"A%IO #" CO()A%ACI!" CO" #L

"O #+ACIO"A%IOEn un uido estacionario no ha cambio en un puntocon el tiempo. *as condiciones de ujos estacionariospueden lograr a aproimarse en equipos comoturbinas, bombas, calderas, condensadores los

intercambiadores de calor.


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)%O)I#DAD# "#%AL# (Á CO(U"# D# LOFLUIDO5

a4(ovilidad/ no tienen forma propia, la mismadepende de la gra#edad del recipiente que locontiene.

14 Isotrop6a/ las propiedades remani!estan encualquier dirección en forma id)ntica.

c4 Los l67uidos oponen gran resistencia a losesfuer8os de compresión9 no siendo así para los

esfuerzos tangenciales. Es decir que presentan unamu ele#ada resistencia a los esfuerzos que tiendan adisminuir su #olumen, pero a su #ez, es mu baja suresistencia a los cambios de forma.

d4 Los gases ofrecen poca resistencia tanto alcam1io de volumen como de forma5


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D#"IDAD

*a densidad de la maoría de los gases es

proporcional a la presión e in#ersamente proporcionala la temperatura.

*a densidad de los líquidos suelen ser despreciables

con la presión.


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Un “Poise” es la viscosidad absoluta de un fuido en elcual la uerza de 1 [dina], actuando sobre una capa de 1

[cm2 ] de supercie, imprime a esta capa una velocidadde desplazamiento de 1 [cm/s], con relacin a otra capa

paralela de la misma dimensin, situada a 1 [cm] dedistancia!

"ado #ue la ma$or%a de los fuidos tienen una ba&aviscosidad, el centipoise, e#uivalente a' 1 [centiPoise] ()!)1 [Poise], resulta una unidad m*s conveniente!

+dem*s, la viscosidad del aua a 2) [-.] es casi

eactamente iual a 1 [ctP]!

0i relacionamos la viscosidad absoluta con la densidadde un fuido obtenemos la viscosidad cinem*tica'

l centi0toe es a menudo una unidad m*sconveniente,

'ICOIDAD

'ICOIDAD


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'ICOIDAD

*a #iscosidad de un uido depende tanto de latemperatura como de la presión. *a dependenciarespecto a la presión es m"s d)bil.*a #iscosidad de un uido es una medida de su5resistencia a la deformación6. *a #iscosidad se debea la fuerza de fricción interna que se desarrolla entrelas diferentes capas de los uidos a medida que se

obligan a mo#erse una con relación a las otras.

*a #iscosidad de los líquidos decrece con latemperatura, en tanto que la de los gases seincrementa. Esto se debe a que en un líquido, las

mol)culas poseen m"s energía a temperaturas m"sele#adas se pueden oponer con maor fuerza a lasgrandes fuerzas de cohesión intermoleculares. (omoresultado, las mol)culas energizadas de los líquidosse pueden mo#er con maor libertad.


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Viscosidad de gases puros a alta presión

*a #iscosidad depende fuertemente de la presióncerca del punto crítico a una temperatura reducidade alrededor de / a a presiones altas.7 temperaturas reducidas mu altas, la #iscosidad encambio es casi independiente de la presión.

Causas de la viscosidad

Cohesión molecular

Intercambio de cantidad de movimiento

La viscosidad en los líquidos se debe a la cohesión, y en los gases al

intercambio de cantidad de movimiento.

La cohesión y por tanto la viscosidad de un líquido disminuye al

aumentar la temperatura. Por el contrario, la actividad molecular y enconsecuencia la viscosidad de un gas aumenta con ella.


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CO#FICI#"+# D# CO()%#"I0ILIDAD

*os uidos suelen epandirse cuando se calientan o

despresurizan se contraen cuando se enfrían o sepresurizan.

Un #alor grande de 586 indica que se necesita uncambio tambi)n grande en la presión para causar unpequeño cambio relati#o en el #olumen.

Un #alor grande de 586 indica que el uido esincomprensible.

El cambio relati#o en el #olumen 3 o de la densidad4debido a cambios en la presión temperatura sepuede epresar de manera aproimada.


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+#"I*" U)#%FICIAL

Es la magnitud de una fuerza por unidad de longitud3se epresa +.m9m4.

:epresenta el trabajo de estiramiento que se necesita

para hacer que aumente el "rea super!cial del líquidoen una cantidad unitaria.

En general, la tensión super!cial de un líquidodisminue con la temperatura.


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; < "ngulo decontacto= < tensión super!cial

*a altura 5h6est" en

función-

*ongitud de contacto entre el líquido el capilar r.

*a naturaleza del líquido el capilar.

?enominado =

=

;

=.Sen;

=.(os;

h

*a fuerza para ele#ar ellíquido es- >r. =.(os;


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>r. =.(os; < 3@43>.r.h4.g

Φ=

cos.2... g hr ϕ γ

r< radio del capilar

@< densidad del uido a unatemperatura 'A.g< gra#edad f 3alturaB msnm4


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)%#I*" D# A+U%ACI*"

Es la presión a la cual una sustancia pura cambia defase a una temperatura dada. Ejemplo- 7 latemperatura de /00A(, la presión de saturación delagua es de / atm)%#I*" D# 'A)O%

Es la presión ejercida por su #apor en equilibrio defases con su líquido a una temperatura dada. *apresión de #apor es una propiedad de la sustanciapura resulta ser id)ntica a la presión de saturacióndel líquido.

*a presión de #apor aumenta con la temperatura. Elagua hier#e a /CDA( en una olla a presión que operaa C atm absolutasB pero hier#e a CA( en unacacerola comFn a una ele#ación de 000 m en dondela presión atmosf)rica es de 0.G atm


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+#"I*" D# 'A)O% #" LO L:;UIDO5

En la super!cie de los líquidos eiste un mo#imientoconstante de mol)culas hacia el eterior de la misma, apesar de la energía super!cial, lo que da lugar alproceso de #aporización.

Si el líquido est" con!nado, este proceso continuaríainde!nidamente, hasta 5consumirse6 totalmente ellíquido.

(omo se ha supuesto un recinto herm)tico, la

e#aporación continuar" hasta la saturación del mismo, sólo ser" posible el intercambio de partículas.

$or lo tanto en el estado de saturación, la presión del#apor sobre la masa líquida es igual a la tensión de#apor en la super!cie del mismo líquido, dando lugar a


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(ualquier espacio cerrado puede saturarse si eistesu!ciente cantidad de líquido.

Se llama tensión de #apor, a la presión a la cual, a unatemperatura dada, el líquido pasa al estado de #apor.

La tensión de vapor de los l67uidos aumenta

sustancialmente con la temperatura. Si la presiónse mantiene constante al ele#ar la temperatura, seele#a la presión de #apor p#, hasta equilibrar lapresión eterna. En ese punto el líquido se puedee#aporar libremente se llama punto de ebullición del

líquido, es decir 5la temperatura para la cual latensión de #apor del líquido est" en equilibrio con lapresión eterna6.

:ecíprocamente, el líquido entra en ebullición a

temperatura ambiente cuando la presión eterior


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CA'I+ACI*"5

Cuando un l67uido escurre en una regióndonde la presión es menor 7ue la tensión devapor de aquel, a la temperatura del proceso, seforman burbujas de #apor en su seno.

*as burbujas de #apor son arrastradas por ellíquido en mo#imiento hacia una zona donde lapresión es m"s ele#ada, allí se condensan por unproceso mec"nicoHquímico, dando origen a una

implosión de las mismas. *a formación de esasca#idades en el líquido se ha denominadoca#itación.


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Si las ca#idades se forman en contacto con

paredes sólidas, o en sus cercanías, las fuerzasgeneradas por estas implosiones creanpresiones localizadas ele#adísimas que pro#ocanla destrucción de la super!cie sólida. Estefenómeno est" acompañado por sonidos

#ibraciones.

En la zona en que la presión absoluta del líquidose reduce a #alores pequeños, alrededor de la

tensión de #apor a la temperaturacorrespondiente, el desprendimiento de gasesocurre en forma tumultuosa acompañado deburbujas de #apor, determinando una región derotura bien de!nida entre el medio líquido 3casi

incompresible4 el uido compresible.


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#F#C+O D# CA)ILA%IDAD

El efecto de capilaridad es el ascenso o descenso de

un líquido en un tubo de di"metro pequeñoinsertado en un líquido.

*a intensidad del efecto de capilaridad se cuanti!capor el "ngulo de contacto 3o de mojadura4, de!nido

como el "ngulo que la tangente a la super!cie dellíquido forma con la super!cie sólida en el punto decontacto.

Se dice que un líquido moja la super!cie cuando en"ngulo es menor a 0A no la moja cuando el"ngulo es maor a 0A.


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A0O%CI*" D# &A# #" LI;UIDO5

*os líquidos poseen la propiedad de absorber los gases conlos que puede encontrarse en contacto tener maor5preferencia6 de uno sobre otro, como por ejemplo el aguaen contacto con el aire, disuel#e maor cantidad de oígenoque de nitrógeno.*as aguas naturales siempre contienen una cierta cantidadde aire disuelto, que a temperatura normal, es del orden del 1 en #olumen.

a4 Inuencia de la temperatura5*a solubilidad decrece r"pidamente con el aumento detemperatura se anula en el punto de ebullición. $orecepción el helio el neón son m"s solubles en calienteque en frío. El agua posee a I0 A( la mitad de aire disueltoen su interior que a /0 A(.14 Inuencia de la presión5*a cantidad de gas absorbida por un líquido es proporcionala la presión del gas, o dicho de otro modo la solubilidad de


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