NDICE PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS. .. SISTEMAS DE UNIDADES. .. DEFINICION DE FLUIDOS.CLASIFICACIN DE LAS SUSTANCIAS. PROPIEDADES GENERALES MS COMUNES DE LOS FLUIDOS. MASA ESPECFICA O DENSIDAD. .. PESO ESPECFICO. VOLUMEN ESPECFICO. FUERZAS DE MASA Y DE SUPERFICIE. ... VISCOSIDAD. FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS. . TENCION SUPERFICIAL. ..COMPRESIBILIDAD DE FLUIDOS. . COMPARACIN ENTRE FLUIDOS Y SLIDOS ELSTICOS. . FLUIDO PERFECTO E IDEAL. . 1.15. ENERGA SUPERFICIAL. . 1.15.1. Fuerzas de cohesin y adherencia. . 1.15.2 Sobrepresin del lado de la concavidad. . 1.15.3. Variacin con la temperatura. ... 1.15.4. Gotas y burbujas. . CAPILARIDAD. . ABSORCIN DE GASES EN LIQUIDOS. TENSIN DE VAPOR EN LOS LIQUIDOS. . CAVITACIN.

PROPEDADES DE LOS FLUIDOS

1.1. SISTEMAS DE UNIDADES. Como medida de una magnitud se entiende la relacin entre esa y otra de la misma especie elegida como unidad. La adopcin de un grupo como base para la medicin, establece un sistema de unidades.Una magnitud fsica puede ser definida siempre combinando otras magnitudes, por aplicacin de las leyes de la fsica. Bastar establecer unas pocas magnitudes fundamentales y de ellas derivar el resto de sus magnitudes. La eleccin de las magnitudes fundamentales y sus correspondientes unidades, es en alguna forma, arbitraria, y para cada grupo de magnitudes y unidades fundamentales se puede estructurar un sistema de unidades distinto. As por ejemplo si se toma como magnitudes fundamentales la longitud ( L ), la masa ( M ) y el tiempo ( T ) y para cada una de ellas se fijan las unidades centmetro, gramo y segundo, el sistema resultante es el C.G.S.En el sistema de unidades gravitacional, las magnitudes fundamentales estn dadas por la longitud ( L ), la fuerza ( F ) y el tiempo ( T ) y sus unidades metro, kilogramo fuerza y segundo. Los sistemas de unidades corrientes estn basados en la longitud, la masa y el tiempo. El sistema M.K.S., que ampliado es la base del sistema internacional de unidades, adopta como unidades fundamentales el metro ( m ), el kilogramo masa ( kg ) y el segundo ( s ). El Sistema Internacional (S.I.) adopta las tres unidades fundamentales del M.K.S. y les agrega las unidades de intensidad de la corriente elctrica (ampere), de temperatura termodinmica (kelvin), de intensidad luminosa (candela) y de cantidad de materia (mol). Se aaden a ellas las unidades suplementarias radin (es una magnitud adimensional) y estreo radian. Cuando en una frmula se sustituye en sus dos miembros cada uno de sus trminos por sus ecuaciones de dimensin y resulta que son iguales, se dice que la expresin es homognea y por lo tanto, los coeficientes, si es que existen, son nmeros sin dimensin, o sea adimensionales. Esto permite utilizar la frmula en uno u otro sistema. En cambio si dicha frmula no es homognea entonces el coeficiente tiene dimensiones y vara de uno a otro sistema.

DEFINICION DE FLUIDOS:un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se le somete a un esfuerzo cortante, sin importar lo pequeo que sea dicho esfuerzo. As, un fluido es incapaz de resistir fuerzas o esfuerzos de cizalla sin desplazarse, mientras que un slido s puede hacerlo. El trmino fluido incluye a gases y lquidos. Hay fluidos que fluyen tan lentamente que se pueden considerar slidos (vidrio de las ventanas o el asfalto). Un lquido est sometido a fuerzas intermoleculares que lo mantienen unido de tal forma que su volumen es definido pero su forma no, llena hasta cierto punto el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, por otra parte, consta de partculas en movimiento que chocan unas con otras y tratan de dispersarse de tal modo que un gas no tiene forma ni volumen definidos y llenar completamente cualquier recipiente en el cual se coloque.

1.2. CLASIFICACIN DE LAS SUSTANCIAS. La clasificacin est relacionada con la estructura molecular de la sustancia y ms precisamente con la relatividad de su mayor menor cercana. En termodinmica cada estado homogneo de la materia se entiende por fase. Los estados slido, lquido y gaseoso de una sustancia pura representan otras tantas fases, puesto que ellos por s mismo son totalmente homogneos. En el estado slido las molculas estn colocadas bajo una forma compacta, en un orden determinado. Para el estado lquido, aunque las molculas se mueven desordenadamente, hay entre ellas relaciones de las cuales depende su posicin, mientras que en el estado gaseoso el movimiento es catico y la interdependencia molecular es dbil. El agua es el nico elemento en abundancia sobre la tierra que se puede presentar en los tres estados. a) Sustancias slidas. Posee caractersticas de rigidez, tiene una forma definida, lmites y volmenes definidos. Resulta difcil producir movimiento relativo entre molculas de un slido y la resistencia de materiales indica que en el denominado periodo elstico, existe una relacin entre tensiones y deformaciones, de manera que si se lo altera dentro de esos lmites por accin de una fuerza exterior, tiende a volver a su forma y tamao original.

b) Sustancias lquidas. El lquido difiere del slido por su falta de rigidez, pero la existencia de cierta cohesin molecular, le permite adoptar la forma del recipiente que lo contiene y adems formar una superficie libre. En reposo, puede resistir esfuerzos de compresin en forma similar a como lo hace el slido, en cambio, no ofrece resistencia a los esfuerzos tangenciales o de corte. En otras palabras, una vez deformado no tiende a su forma original cuando cesa la fuerza aplicada.

c) Sustancias gaseosas. Carecen de rigidez y volumen definidos. Una cantidad dada de gas, cualquiera sea el peso numero de molculas presentes, toma exactamente la forma y el volumen del recipiente que lo contiene. Siempre lo llena completo, cualquiera sea el mismo.

Estas tres formas, estados o fases son funciones de la temperatura. Toda sustancia slida est congelada, si se eleva la temperatura hasta un determinado punto, distinto para cada sustancia, esta se funde convirtindose en lquido. Si la temperatura del lquido sigue aumentando, en cierto valor, entrar en ebullicin, y ms all de ese punto se encontrar en estado gaseoso.Adems la temperatura a la cual se produce la transicin depende directamente de la presin aplicada a la sustancia. Cuanto mayor es la presin, mayor es el calor necesario para el cambio de fase, aunque el efecto de la presin es mucho ms grande sobre el punto de ebullicin-condensacin que sobre el de fusion congelacin.El agua hierve a 100 C a la presin atmosfrica y a nivel del mar, pero lo hace a temperaturas inferiores a medida que la presin disminuye. El agua es una de las pocas sustancias que flota al transformarse en slido. Por regla general toda sustancia, sea lquida, gaseosa o slida se contrae diminuye su volmen al enfriarse, el agua no constituye excepcin a esta regla dentro de una amplio rango de temperatura partiendo de los 100 C, punto en el cual se condensa el vapor, hasta llegar a los 4 C, el volumen disminuye en forma continua, al llegar a ese punto, el proceso se invierte, comenzando a dilatarse desde los 4 C hasta los 0 C, en forma gradual. Luego de los 0 C hasta el punto de congelacin la dilatacin es abrupta y drstica. Al congelarse para formar hielo, el agua aumenta su volumen en un onceava parte. Esta dilatacin puede tener efectos desastrosos sobre caeras que conducen agua, ya que las mismas se rompen, pero en general esta peculiaridad es benfica para la vida sobre la tierra. La evaporacin del agua sera mucho menor y por consiguiente seran menores las precipitaciones pluviales, el clima glacial sera mucho ms abundante en la superficie del planeta y adems disminuira el efecto moderador del agua lquida y del vapor sobre el clima y el tiempo. Al conjunto de sustancias lquidas y gaseosas se las denomina sustancias fluidas, esto es la capacidad de las molculas de cambiar sus posiciones relativas con esfuerzos relativamente pequeos. Tal como se indica ms adelante, los esfuerzos normales y tangenciales dejan de ser proporcionales a las deformaciones, para pasar a ser proporcionales a las velocidades de deformacin.

No es sencillo definir en forma exacta el lmite entre un slido y un fluido, la plasticidad de los slidos existe, en mayor o menor grado, an antes de haberse alcanzado el lmite de fluencia, de manera que una parte de la deformacin es siempre permanente. As como en los fluidos, no se puede asegurar que carezcan en absoluto de elasticidad de deformacin (aspecto observado en sustancias gelatinosas).

PROPIEDADES GENERALES MS COMUNES DE LOS FLUIDOS.

a) Movilidad: no tienen forma propia, la misma depende de la gravedad y del recipiente que locontiene.

b) Isotropa: las propiedades se manifiestan en cualquier direccin en forma idntica.

c) Los lquidos oponen gran resistencia a los esfuerzos de compresin, no siendo as para losesfuerzos tangenciales. Es decir que presentan una muy elevada resistencia a los esfuerzosque tiendan a disminuir su volumen, pero a su vez, es muy baja su resistencia a los cambiosde forma.

d) Los gases ofrecen poca resistencia tanto al cambio de volumen como de forma.

1.5. MASA ESPECFICA O DENSIDAD:

Es la medida del grado de compactacin de un material. Para un fluido homogneo se define como la masa por unidad de volumen y depende de factores tales como su temperatura y la presin a la que est sometido. Sus unidades en el SI son: kg/m3. Los lquidos son ligeramente compresibles y su densidad vara poco con la temperatura o la presin. Para una masa dada, la presin, la temperatura y el volumen que ocupa se relacionan por medio de la ley de los gases: pV= mRT, donde R es la constante de los gases ideales y T la temperatura absoluta (grados Kelvin). Si un cuerpo no tiene una distribucin uniforme de la masa en todos sus puntos la densidad alrededor de un punto puede diferir de la densidad media. Si se considera una sucesin pequeos volmenes decrecientes(convergiendo hacia un volumen muy pequeo) y estn centrados alrededor de un punto, siendola masa contenida en cada uno de los volmenes anteriores, la densidad en el punto comn a todos esos volmenes: La unidad eskg/men elSI.Densidad relativa ( ) de un lquido o de un slido es la relacin de su densidad especficacon la del agua pura, tomada en su mximo valor. La densidad relativa de un gas es la relacincon respecto a la densidad del aire, tomado en las mismas condiciones de presin y temperatura

PESO ESPECFICO:Se le llamapeso especficoa la relacin entre elpesode una sustancia y suvolumen.Su expresin de clculo es: siendo,, el peso especfico;, el peso de la sustancia;, el volumen de la sustancia;, ladensidadde la sustancia;, lamasade la sustancia;, la aceleracin de lagraveda En elSistema Internacional de Unidades(SI) se lo expresa ennewtonspormetro cbico: N/m3. En elSistema Tcnicose mide enkilogramosfuerzapor metro cbico: kgf/m3. VOLUMEN ESPECFICO:Elvolumen especfico() es elvolumenocupado por unidad demasade un material. Es el inverso de ladensidad, por lo cual no dependen de la cantidad de materia. Ejemplos: dos pedazos de hierro de distinto tamao tienen diferente peso y volumen pero el peso especfico de ambos ser igual. Este es independiente de la cantidad de materia que es considerada para calcularlo. A las propiedades que no dependen de la cantidad de materia se las llamapropiedades intensivas; dentro de estas estn tambin por ejemplo elpunto de fusin,punto de ebullicin, elbrillo, elcolor, ladureza, etc.

Donde,es el volumen,es la masa yes la densidad del material.Se expresa en unidades de volumen sobre unidades de masa.Ejemplo: .Ensicrometra, el volumen especfico son los metros cbicos de airehmedoque corresponden a un kilogramo de aire seco y es utilizado para el estudio del aire hmedo en el dimensionamiento de sistemas deaire acondicionado.

Con esta propiedad se trabaja en los gases, en cambio en las tareas relacionadas con loslquidos, se suele utilizar la densidad.FUERZAS DE MASA Y DE SUPERFICIE:Si se asla un volumen cualquiera dentro de un medio continuo en movimiento, sobre esteactuarn fuerzas de masa y de superficie. Fuerzas de masa.Se deben a las acciones exteriores, que se ejercen sobre la masa contenida en suvolumen, por ejemplo: accin de las fuerzas gravitatorias. Se define como F y es porunidad de masa, con sus componentes X, Y, Z, con respecto a los ejes x, y, z. Fuerzas de superficie.Son las que actan sobre las caras o la superficie del volumen aislado,sometindolas a esfuerzos debido al medio circundante.

TRHHRTHRTHRHRHHHH

Z F

x

y

VISCOSIDAD:

Es una medida de la resistencia del fluido al corte cuando el fluido est en movimiento. Se le puede ver como una constante de proporcionalidad entre el esfuerzo de corte y el gradiente de velocidad. Sus unidades en el SI son: kg s/ m3. La viscosidad de un lquido decrece con el aumento de temperatura, pero en los gases crece con el aumento de temperatura. Esta diferencia es debido a las fuerzas de cohesin entre molculas. Esta propiedad tambin depende de la presin. Un estrato lquido que se desplaza con respecto a otro contiguo con velocidad distinta, dalugar a una resistencia originada en el intercambio molecular que se establece entre suspartculas; ello determina una masa en movimiento parcialmente transversal, la correspondientecantidad de movimiento da origen a la fuerza de resistencia denominada viscosidad dinmica oabsoluta .La temperatura es una variable que tiene mucha influencia sobre la viscosidad y sus efectosson muy diferentes tanto en los gases y en los lquidos.A medida que aumenta la temperatura en un gas, tambin aumenta la viscosidad, ya que hayuna mayor actividad del intercambio molecular. La variacin de presin tiene poco influencia endicha fuerza de resistencia, a menos que sea un valor muy alto.En los lquidos, adems del intercambio molecular tambin interviene el efecto de cohesindebido a la atraccin molecular, el aumento de la temperatura adems de generar una mayoractividad molecular, disminuye el trabajo unitario de cohesin. En el agua, el trabajo unitario decohesin prevalece sobre el efecto de actividad molecular entre las partculas prximas, dandocomo resultado que los valores de viscosidad absoluta aumentan con la disminucin de latemperatura.

En las partculas en reposo, el efecto de viscosidad no se manifiesta, en cambio enmovimiento, las partculas de los lquidos reales originan fuerzas tangenciales unitarias quesumadas a las presiones dan componentes que son normales al elemento de superficie.

viscosidad cinemtica: La viscosidad cinemtica () es la relacin de la viscosidad dinmica del fluido con sudensidad.

Medidas de la viscosidadLa viscosidad de un fluido puede medirse por un parmetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad:Coeficiente de viscosidad dinmico, designado como o . En unidades en elSI: [] = [Pas] = [kgm1s1]; otras unidades:1 poise = 1 [P] = 10-1[Pas] = [10-1kgs-1m-1]Coeficiente de viscosidad cinemtico, designado como , y que resulta ser igual al cociente entre el coeficiente de viscosidad dinmica y ladensidaddel fluido. = /. (En unidades en el SI: [] = [m.s1]. En el sistema cegesimal es elstokesSt).Gas(a 0 C):Viscosidad dinmica[Pas]

Hidrgeno8,4

Aire17,4

Xenn21,2

Agua(20C)1002

En esta imagen se muestras el aumento de viscosidad de un liquido

FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS.

Los fluidos como el aire y el agua, de gran aplicacin en la ingeniera, cumplen con laecuacin (1). A aquellos fluidos que satisfacen esa ecuacin se los denomina newtonianos,pero tambin existen en la naturaleza fluidos que no cumplen con esa relacin. Ello puedeocurrir por la existencia de una tensin tangencial no nula, o debido a que la relacin no es linealo bien porque aparecen otras variables que hacen mas compleja la relacin entre y d V /dz .

A todos estos lquidos de comportamiento extrao, se los denomina no newtonianos

= ; En = . (1)

Los fluidos no newtonianos se pueden clasificar en tres grandes grupos, aunque se debeaclarar que los lmites de la clasificacin no son muy claros:a) Fluidos independientes del tiempo.Son los que mantienen la relacin entre y dV /dz , sin variar con el tiempo laaplicacin de la tensin . Se llaman fluidos no newtonianos puramente viscosos ypueden o no tener una tensin inicial 0, necesaria para desencadenar el movimiento.Entre los modelos ms sencillos est el correspondiente a los llamados plsticos deBingham, en donde:

.

Entre los ejemplos de fluidos con tensin inicial puede mencionarse por ejemplo elcemento, la margarina, mezclas de agua y arena, mezclas de chocolate, jabn, pulpa depapel, etc.

b) Fluidos dependientes del tiempo.

Son aquellos en los que la duracin de la aplicacin del esfuerzo influye sobre larelacin (1). Estos fluidos pueden ser tixotrpicos, cuando la tensin de corte decrececon el tiempo para un valor dado de dV/dz , reopcticos cuando la tensincrece con el tiempo.

Ejemplos de tixotrpicos: algunas concentraciones de polmeros, tintas de impresin,materiales alimenticios.

Son reopcticos las suspensiones de bentonita, suspensiones de pentxido devanadio, algunos suelos.

En ambos casos: = f ( dV dz , t).

c) Fluidos viscoelsticos.

Estos muestran una recuperacin elstica parcial cuando se retira la tensin de corte.

Poseen las caractersticas elsticas de los slidos y viscosas de los fluidos. Unejemplo tpico son los asfaltos y ceras de pisos.

Estos fluidos requieren de una teora diferente y no es posible encuadrarlos dentro dealguna ley como las anunciadas anteriormente.

Tensin superficial : Una molcula dentro del lquido es atrada en todas direcciones por otras molculas mediante fuerzas cohesivas. Cuando un lquido est en contacto con algn otro medio (aire, otro lquido, un slido) se forma una superficie de contacto entre el lquido y el otro medio. Dentro del lquido, y lejos de su superficie de contacto, una molcula se encuentra en equilibrio : la suma de las fuerzas de atraccin es cero. Sin embargo, en la superficie de contacto, la suma de estas fuerzas tiene como resultante una fuerza neta, perpendicular a la superficie y con sentido hacia el interior del lquido. Esta fuerza hacia el interior hace que la superficie de contacto se comporte como una membrana. Una de las consecuencias de la tensin superficial es la capilaridad.

COMPRESIBILIDAD DE FLUIDOS:

En la mayora de los casos, un lquido se podra considerar incompresible, pero cuando la presin cambia bruscamente, la compresibilidad se hace evidente e importante. Lo mismo ocurre si hay cambios importantes de temperatura. La compresibilidad se expresa mediante el mdulo elstico de compresin.

a) Mdulo de compresibilidad volumtrico para un gas perfecto.

a1) En evolucin isotrmica.

La ecuacin de estado para un gas perfecto en evolucin isotrmica es: p . = R . T = cte.

Diferenciando:dp . + d . p = 0 dp/ =-d /

Comparando surge que: = p Esto indica que el gas resulta tan compresible que para cada presin, el valor de coincide con el de esa misma presin.

COMPARACIN ENTRE FLUIDOS Y SLIDOS ELSTICOS.

En los slidos elsticos, los esfuerzos normales y tangenciales estn dados por:

= E . = . G

Los esfuerzos son proporcionales a las deformaciones.

En los lquidos en reposo:. , y el esfuerzo de corte = 0

Si se considera una cierta similitud entre =l t y , y tambin entre E y ,resulta que desde el punto de vista de los esfuerzos normales, el comportamiento de un slidoy un lquido es similar.

En cambio cuando existe movimiento, en el lquido se tiene: . =

Es decir el esfuerzo cortante es proporcional a la velocidad de deformacin angular.

Anlogamente, la experiencia prueba que una ley similar existe para las presiones y quepuede sintetizarse en la siguiente expresin:

p =

Con lo que resulta que, las presiones (esfuerzos normales para los lquidos) sonproporcionales a la velocidad de deformacin longitudinal. En resumen para un lquido enmovimiento:

p =

Cuando se ensayan metales y se sobrepasa el perodo elstico, el material comienza a fluiry pasa al perodo de fluencia, o sea que se comporta como un fluido.

FLUIDO PERFECTO E IDEAL.En muchas aplicaciones tericas y prcticas, es conveniente la idealizacin de un fluidohipottico, al que se identifica como un medio continuo de viscosidad nula, al que se llamafluido ideal.En el caso de los lquidos perfectos se debe, adems de la consideracin de = 0,agregar la condicin de incompresibilidad, es decir = cte.En los gases perfectos, se fija la ecuacin de estado: p . e = R . T

ENERGA SUPERFICIAL.

En la figura mostrada en la parte superior se analiza un lquido en reposo en un recipiente, y en particular, las accionesque la atraccin de las partculas ejerce entre s.Para una partcula tal como la A, inmersa en el seno de un lquido, la atraccin de todas lasmolculas que componen el medio circundante dar lugar a una esfera de atraccin.El radio de dicha esfera estar dado por la distancia a partir de la cual el resto de lasmolculas no ejercen su influencia.Lo mismo ocurre para una partcula B, ms cercana a la superficie y la partcula C seencuentra con el hecho de que su esfera de atraccin est interrumpida por la superficie libre.En especial la partcula D, ubicada en la superficie libre, slo ser atrada por las partculasdel lquido (segn la semiesfera dibujada), con lo que existir una resultante R que tiende allevar a la partcula hacia el seno del fluido.Este hecho implica que para formar la superficie libre en un lquido, es necesario realizar untrabajo contra las fuerzas R, que son fuerzas de cohesin

Fuerzas de cohesin y adherencia.

Las fuerzas de atraccin entre partculas de distintas sustancias se denominan deadherencia. Lasfuerzas de cohesinson las fuerzas que atraen y mantienen unidas las molculas. Es la accin o la propiedad de las molculas, de como se pegan entre s, siendo fuerzas de carcter atractivo. Esta es una propiedad intrnseca de una sustancia que es causada por la forma y la estructura de sus molculas que hace que la distribucin de los electrones en rbita irregular cuando las molculas se acercan la una a la otra,creando atraccin elctrica que pueden mantener una estructura macroscpica tal como una gota de agua. En otras palabras, la cohesin permite a latensin superficial, la creacin de un estado condensado.

Laadhesines la propiedad de la materia por la cual se unen y plasman dos superficies desustanciasiguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas porfuerzas intermoleculares.La adhesin ha jugado un papel muy importante en muchos aspectos de las tcnicas deconstruccintradicionales. La adhesin delladrillocon elmortero(cemento) es un ejemplo claro.

Lacohesines distinta de la adhesin. La cohesin es la fuerza de atraccin entrepartculasadyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la adhesin es la interaccin entre las superficies de distintos cuerpos

Sobrepresin del lado de la concavidad.

A continuacin se demuestra que del lado de la concavidad, por efecto de la resultante delas fuerzas de cohesin, existe una sobre presin, cuya magnitud se evala a continuacin.

Variacin con la temperatura.La energa superficial vara notablemente con la temperatura, la mayor parte de loslquidos (respecto del aire) decrece casi linealmente con la temperatura.

Gotas y burbujas.Cuando una masa lquida es muy pequea, la energa potencial debida a su peso esdespreciable con respecto a la energa superficial por cuanto su relacin superficie/volumen,aumenta cuando las dimensiones disminuyen.Esto explica que las finas gotas de agua en suspensin en la atmsfera (bruma, niebla,etc.) sean esfricas; como en este caso la energa total es prcticamente superficial, la formaque da una energa potencial mnima corresponde a la forma del rea mnima.

/

La energa superficial tiende a hacer que la presin del lquido dentro de la gota sea mayorque la del aire que la rodea.

Segn lo demostrado:

p = pi pe = 2 .1/r

Siendo r el radio de la gota.

En diversas aplicaciones de la hidrulica, muchas veces y para evitar fenmenos erosivos,se transforma energa potencial en energa superficial, siendo un ejemplo de ello el riego poraspersin.

La pompa de jabn, que se obtiene soplando desde la extremidad de un tubo, es de formaesfrica y est constituida con lminas lquidas por una doble membrana. Dado que estadoble membrana est tensa, la presin interior es mayor que la exterior.

La fuerza debida a la presin ejercida es:

( pi pe ). . Donde r es el radio de la pompa.Si se cortase la pompa siguiendo un meridiano, a los efectos de mantener los doshemisferios en contacto, hara falta ejercer, por cada lado de corte, una fuerza ( . 2 . r ) . 2,precisamente igual a la fuerza debida a la presin precedente.As: ( pi pe ). . = 4 . . r ( pi pe ) = 4

CAPILARIDAD.

Toda vez que la superficie de separacin de un lquido con otro fluido es intersectada poruna superficie slida, la lnea de unin de ambas determina la formacin de un ngulo decontacto definido.

Como consecuencia de ello, si un lquido es confinado por un borde slido de dimensionessuficientemente reducidas, la superficie del lquido tendr una cierta curvatura, que de acuerdoa la ecuacin de Laplace implicar la existencia de una mayor presin en su lado cncavo.

Estos son, en definitiva, los elementos bsicos que permiten explicar el fenmeno deascensin capilar de los lquidos.

Si un tubo cilndrico de dimetro muy pequeo se sumerge parcialmente en un lquido quelo moja, se produce en su interior una intercara curva denominada menisco, que tiende a laforma semiesfrica, y que asciende hasta una cierta altura h (de la figura)

Para calcular el valor de la sobre-elevacin del lquido, se procede calculando la presinreinante en dos puntos ubicados en una superficie isobrica. En este caso, los puntos A y B,son isobricos, porque se hallan en una superficie horizontal, en un fluido en reposoperteneciente al campo gravitacional terrestre.Para esos puntos se tiene: pA = pB patm = pC + . h

Como el punto C est ubicado en el lado convexo del menisco, su presin estardisminuida, respecto a la cara cncava en:

p =

En el lado cncavo la presin es patm .Entonces: pB = patm - + . h h = =

Esta expresin se limita al caso de lquidos que mojan por completo al contorno y debe sermodificada para ngulos de contacto mayores que cero.

ABSORCIN DE GASES EN LIQUIDOS.

Los lquidos poseen la propiedad de absorber los gases con los que puede encontrarse encontacto y tener mayor preferencia de uno sobre otro, como por ejemplo el agua en contactocon el aire, disuelve mayor cantidad de oxgeno que de nitrgeno.El coeficiente de solubilidad de un gas es el volumen de dicho gas, medido a 0 C y 760 mmde Hg de presin, disuelto en la unidad de volumen de agua.El aire se comporta como una mezcla de gas, cada uno disuelto proporcionalmente a supresin parcial. A 0C y presin atmosfrica normal, 1 litro de agua tiene disuelto 10,19 cm3 deoxgeno, 18,99 cm3 de nitrgeno y el resto por anhdrido carbnico, gases raros, etc.Las aguas naturales siempre contienen una cierta cantidad de aire disuelto, que atemperatura normal, es del orden del 2 % en volumen, dando lugar a un medio en el cualpuede existir vida.

a) Influencia de la temperatura.

La solubilidad decrece rpidamente con el aumento de temperatura y se anula en elpunto de ebullicin. Por excepcin el helio y el nen son ms solubles en caliente que enfro.El agua posee a 70 C la mitad de aire disuelto en su interior que a 10 C.

b) Influencia de la presin.

La cantidad de gas absorbida por un lquido es proporcional a la presin del gas, o dichode otro modo la solubilidad de un gas es proporcional a su presin. La ley de Henrypermite cuantificar lo anteriormente expresado:

Donde M es la masa de gas disuelto en un volumen , k es una constante y p, lapresin de equilibrio. Esta ley es vlida slo para gases dbiles.

TENSIN DE VAPOR EN LOS LQUIDOS.

En la superficie de los lquidos existe un movimiento constante de molculas hacia el exteriorde la misma, a pesar de la energa superficial, lo que da lugar al proceso de vaporizacin.

Si el lquido est confinado, este proceso continuara indefinidamente, hasta consumirsetotalmente el lquido.

Como se ha supuesto un recinto hermtico, la evaporacin continuar hasta la saturacin delmismo, y slo ser posible el intercambio de partculas.

Por lo tanto en el estado de saturacin, la presin del vapor sobre la masa lquida es igual ala tensin de vapor en la superficie del mismo lquido, dando lugar a un estado de equilibrio.

Cualquier espacio cerrado puede saturarse si existe suficiente cantidad de lquido.

Se llama tensin de vapor, a la presin a la cual, a una temperatura dada, el lquido pasa alestado de vapor.

La tensin de vapor de los lquidos aumenta sustancialmente con la temperatura. Si lapresin se mantiene constante al elevar la temperatura, se eleva la presin de vapor pv, hastaequilibrar la presin externa. En ese punto el lquido se puede evaporar libremente y se llamapunto de ebullicin del lquido, es decir la temperatura para la cual la tensin de vapor dellquido est en equilibrio con la presin externa.

Recprocamente, el lquido entra en ebullicin a temperatura ambiente cuando la presinexterior desciende tanto, que iguala a la tensin de vapor.

CAVITACIN.

Cuando un lquido escurre en una regin donde la presin es menor que la tensin de vaporde aquel, a la temperatura del proceso, se forman burbujas de vapor en su seno. Las burbujasde vapor son arrastradas por el lquido en movimiento hacia una zona donde la presin es mselevada, all se condensan por un proceso mecnico-qumico, dando origen a una implosin delas mismas. La formacin de esas cavidades en el lquido se ha denominado cavitacin.

Si las cavidades se forman en contacto con paredes slidas, o en sus cercanas, las fuerzasgeneradas por estas implosiones crean presiones localizadas elevadsimas que provocan ladestruccin de la superficie slida. Este fenmeno est acompaado por sonidos y vibraciones.

En la zona en que la presin absoluta del lquido se reduce a valores pequeos, alrededorde la tensin de vapor a la temperatura correspondiente, el desprendimiento de gases ocurre enforma tumultuosa y acompaado de burbujas de vapor, determinando una regin de rotura biendefinida entre el medio lquido (casi incompresible) y el fluido compresible.

El ataque al material es de menor importancia en la zona de cavitacin que en la regindonde ocurre la condensacin del vapor, y justamente en los lugares donde aumenta la presinrpidamente es donde deben esperarse mayores deterioros de las piezas y su posterior rotura.

La prevencin de la cavitacin y sus efectos exige la elevacin de la presin absoluta y lacorrespondiente disminucin de la velocidad del movimiento del lquido; cuando por lascaractersticas del problema, en especial en maquinarias hidrulicas (rotores y hlices deturbinas y bombas, hlices de propulsin, etc.), no sea posible modificar las condicionessealadas, los efectos de la cavitacin se pueden disminuir mediante el estudio del apropiadodiseo de las zonas atacables.

Cavitacion entre la dermis y epidermis