Comportamiento de los fluidos

Mecánica de Fluidos

Es la rama de la ingeniería que trata del comportamiento de los fluidos (liquido, gases y vapores).

Flujo

Caudal de un fluido continúo.

Fluido

Puede definirse como una sustancia que no resiste, de manera permanente, la deformación causada por una fuerza, por tanto cambia de forma.

Tipos de fluidos

Gases y líquidos, siendo el aire y el agua los más comunes. En muchos aspectos de nuestra vida diaria está presente la mecánica de fluidos, como en el flujo de tuberías y canales, los movimientos del aire y de la sangre en el cuerpo, el movimiento de proyectiles, los chorros, las ondas de choque, etc.

Comportamiento de los fluidos

El comportamiento de los fluidos es importante para los procesos de ingeniería en general y constituye uno de los fundamentos para el estudio de las operaciones industriales. El conocimiento de los fluidos es esencial, no solamente para tratar con exactitud los problemas de movimiento de fluidos a través de tuberías, bombas, etc; sino también para el estudio de flujo de calor y muchas operaciones de separación que dependen de la difusión y la transferencia de materia.

Densidad

ρ =m/v -> Líquidos, sólidos

Peso específico γ = ρ *g -> Líquidos, sólidos

Volumen específico

V= V/n ->Gases, vapores

V= V/m ->Líquidos, sólidos V= 1/ ρ

Densidad relativa

ρ = ρ i / ρ H2O ->Líquidos

ρ = ρ i / ρ H2,Aire ->Gases, vapores.

ρ i : densidad de la sustancia

ρ H2O : densidad del agua =1000Kg/m 3 =1g/ml

ρ H2,Aire : densidad de hidrogeno gaseoso ó del aire

Ecuación de estado

Ecuaciones de estado de los gases perfectos Las propiedades de un gas cumplen ciertas relaciones entre sí y varían para cada gas. Cuando las condiciones de la mayoría de los gases reales están alejadas de la fase líquida, estas relaciones se aproximan a la de los gases perfectos ó ideales. Los gases perfectos se definen de la forma usual, aquellos que tienen calor específico constante y cumple la Ley de los Gases Ideales. Ley de los Gases Ideales P*V=n*R*T

P:presión del gas

V: volumen del gas

n: número de moles del gas

R: constante de los gases ideales=0.0821 atm.L/gmol.K

T: temperatura del gas.

Para un volumen específico P* v = R*T -> v = 1/ ρ P/ ρ =R*T -> 1 era Ecuación de Estado

P*V=n*R*T -> n= m/ PM

P*V= (m*R*T)/PM

P*PM= (m*R*T)/V -> m/ V= ρ

ρ gas = (P*PM)/(R*T) -> Densidad de un Gas

Para un peso específico -> γ = ρ *g P/ ρ =R*T -> γ /g= ρ Sustituyendo: γ gas = (g*P)/(R*T) 2 da Ecuación de Estado.

Ley de Avogadro

Establece que todos los gases a la misma temperatura y presión bajo la acción de la gravedad (g) tiene el mismo número de moléculas por unidad de volumen, de donde se deduce que el peso específico de un gas es proporcional a su peso molecular (PM). γ 2 / γ 1 =PM 2 /PM 1 =R 1 /R 2 R1 y R2: dependen de la sustancia y se encuentra en tablas.

Fluido ideal

Se puede definir como un fluido en el que no existe fricción, es no viscoso, es decir, su viscosidad es cero. Por tanto, las fuerzas internas en cualquier sección dentro del mismo son siempre normales a la sección, incluso si hay movimiento.

Fluido real, líquido o gas

Se generan fuerzas tangenciales o cortantes siempre que se produzca movimiento relativo a un cuerpo, dando lugar a la fricción en el fluido, ya que estas fuerzas oponen el movimiento de una partícula respecto a otra. Estas fuerzas de fricción dan lugar a una propiedad del fluido denominada Viscosidad.

La viscosidad

...