¿Qué son los fluidos en movimiento?

El movimiento de los fluidos Los fluidos presentan dos tipos de movimiento: turbulento o laminar. Se dice que el flujo o movimiento es turbulento cuando las partículas del fluido describen trayectorias en forma de remolinos, el movimiento es caótico, es decir las partículas se mueven desordenadamente.

Cuando un fluido se encuentra en movimiento puede cambiar su velocidad. Ejemplo: En un rio el agua avanza lento en los sectores anchos o de mucha profundidad y avanza muy rápido en los sectores angostos o poco profundos.

Los fluidos en reposo son sustancias en las que no existen fuerzas que alteren su movimiento o posición. Característica: La fuerza ejercida sobre cualquier partícula del fluido es la misma en todas las direcciones. Si las fuerzas fueras desiguales, la partícula se desplazaría en la dirección de la fuerza resultante.

Las aplicaciones de la mecánica de fluidos se pueden encontrar en distintos campos de la ingeniería civil, química y mecánica. Entre las aplicaciones más prominentes se encuentran la aerodinámica, hidrostática, aeroelasticidad, hidrodinámica, máquinas hidráulicas, oleohidráulica, reología.

La hidrodinámica es la parte de la hidráulica que se encarga de estudiar el comportamiento de los líquidos en movimiento. Según esta definición podemos clasificar como fluidos a los líquidos y gases. Para ello se considera entre otras cosas la velocidad, la presión, el flujo y el gasto de líquido.

¿Cómo se clasifican los fluidos? Los fluidos pueden ser: Fluidos reales: son todos aquellos con la cualidad de ser viscosos o compresibles; la posición de sus moléculas puede cambiar continuamente. Fluidos newtonianos: son los que tienen viscosidad constante, sin variar según la fuerza que se les aplique.

Ejemplos de fluidos

Aceite. Aire. Alcohol. Magma volcánica (lava)

Los fluidos reales siempre experimentan al moverse ciertos efectos debidos a fuerzas de rozamiento o fuerzas viscosas. Así, la viscosidad es responsable de las fuerzas de fricción que actúan entre las capas del fluido. En los líquidos, esta surge de las fuerzas de cohesión entre las moléculas de la sustancia.

Existen dos tipos de fuerzas que pueden actuar sobre un fluido: fuerzas de volumen (o fuerzas másicas) y fuerzas de superficie.

Una masa de fluido está en equilibrio cuando es nula la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el mismo.

Por ejemplo, el agua, los aceites de silicona, la glicerina, el aire y algunos aceites de hidrocarburos ligeros. El fluido no newtoniano, en cambio, es aquel que sí varía su viscosidad según la temperatura o la tensión.

El tubo Venturi tiene en la entrada una boquilla cónica, lo que acelera el medio. La salida es una zona de difusión gradualmente ensanchada que posibilita una elevada recuperación de presión. El Tubo Venturi es óptimo para aplicaciones de bajo caudal, ya que la mayor parte de la presión se recupera.

El principio de Bernoulli: en puntos a lo largo de una línea horizontal de flujo, las regiones de mayor presión tienen una menor velocidad del fluido, y las regiones de menor presión tienen una mayor velocidad del fluido.

Ley de Pascal. Ley de viscosidad dinámica. Teorema de Bernoulli. Ecuaciones diferenciales de movimiento del flujo ideal.

Los fluidos se dividen en: compresibles compresibles (gases) e incompresibles incompresibles incompresibles (la mayoría de los líquidos), ver ejercicio 1.1.

PROPIEDADES DE UN FLUIDO

Son propiedades la presión, la temperatura (común a todas las sustancias), la densidad, la viscosidad, la elasticidad, la tensión superficial, etc.

Propiedades termodinámicas (o primarias)

Porque el aire, esa mezcla de gases, es un fluido, como el agua, y tiene densidad, es decir, tiene una masa que ocupa un espacio. En el caso del aire hay tan poca masa en un espacio tan grande, que su densidad es mil veces menor que la del agua.

Los fluidos que conocemos normalmente se llaman “newtonianos” (el agua es uno de los mejores ejemplos) y en ellos los cuerpos en su seno oponen resistencia debido a su viscosidad y no a la velocidad del impacto o del movimiento.

Si clasificamos los tipos de flujos por su nivel de turbulencia, podremos distinguir tres tipos diferenciados: el flujo laminar, el flujo en transición y el flujo turbulento. Para distinguir qué tipo de flujo es, se miden la velocidad, viscosidad, diámetro y densidad de fluido utilizando el número de Reynolds.

La ley de Pascal dice que la fuerza se transmite con igual intensidad en todos los puntos dentro del contenedor de fluido. Si la presión es igual en los dos pistones, en el A y en el B, se transmite la fuerza a todos los puntos dentro del contenedor.

La presión hidrostática es la presión que se somete un cuerpo sumergido en un fluido, debido a la columna de líquido que tiene sobre él. donde r es la densidad del fluido, g es la gravedad y h es la altura de la superficie del fluido.

Esta presión, llamada "presión hidrostática", provoca en fluidos en reposo, una "fuerza" perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras.

Los fluidos ejercen presión sobre las paredes de los recipientes que los contienen. La presión se define como una fuerza por unidad de superficie y en el sistema internacional tendrá unidades de: Si la fuerza se mide en Newton (N) en el sistema internacional, y el área en m², la presión tendrá unidades de N/m².

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja».

1.- Presión

La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa.

La ecuación fundamental de la estática de fluidos afirma que la presión depende únicamente de la profundidad. El principio de Pascal afirma que cualquier aumento de presión en la superficie de un fluido se transmite a cualquier punto del fluido. Una aplicación de este principio es la prensa hidráulica.