Propiedades De Los Fluidos Y Sus Unidades De Medida

SECCIÓN 1 - PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

Antes de empezar a describir los factores que afectan el flujo de un fluido, es de importancia para el estudiante tener claro el concepto de fluido, no solo para que entienda sus propiedades, sino para que analice, cree interés en la importancia de profundizar en los conceptos básicos, ya que una vez comprendido algo tan aparentemente sencillo como el agua que sale por una manguera, la presión que ejerce un flujo de aire etc., facilita el entendimiento de todo lo referente a los fluidos e incentiva a que el estudiante se interese en las diferentes aplicaciones de la mecánica de los fluidos.

¿QUE ES UN FLUIDO?

Cuando se observa algo que tiene la capacidad de moverse en cualquier medio sin conservar su forma original, entonces puede llamarse fluido, esta es una definición sencilla para definir lo que es un fluido, pero haciendo un profundo análisis, algunos autores lo definen como un estado de la materia que no tiene volumen definido debido a su poca cohesión intermolecular, por lo tanto este se adapta a la forma del recipiente que lo contiene, y además son poco resistibles a fuerzas tangenciales o cortantes, es decir cualquier fuerza grande o pequeña que se le aplique a un fluido, este enseguida se pondrá en movimiento. La materia se puede presentar en tres estados sólido, líquido y gaseoso.

De los anteriores estados de la materia se consideran fluidos los líquidos y los gases que son los de interés en este trabajo. Siendo los líquidos incompresibles, los cuales tienen superficies libres, mientras que los gases son comprensibles y se expanden libremente hasta ocupar el recipiente que los contienen.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

Los fluidos poseen propiedades que los definen, como presión (P), temperatura (T), densidad (p), volumen (V), peso (W) viscosidad (µ) etc. Los valores de las propiedades son los que definen en que estado se encuentra un sistema. Por lo tanto es importante que se entiendan, ya que para realizar cualquier ejercicio de mecánica de fluidos es necesario comprenderlas claramente.

PROPIEDADES EXTENSIVAS E INTENSIVAS

Las propiedades extensivas son las que dependen del tamaño del sistema como son la masa, el volumen y el peso y las propiedades intensivas son las que no dependen del tamaño del sistema como la presión, la densidad y la temperatura.

Ejemplo: Considere un cubo de agua el cual tiene las siguientes propiedades:

Densidad 1000kg/m3, un volumen de 4m3. su peso especifico es de 60kN, a una temperatura de 20c y una presión de 50kPa.

Luego suponga que el cubo ahora lo divide en dos partes iguales, quedando como si fueran ahora dos nuevos cubos.

CUBO 1 CUBO 2

p= 1000kg/mJ p= 1000kg/mJ

V=2 m3 V=2m3

P = 50kPa P = 50kPa

W= 30KN W= 30KN

T = 20°C T = 2°C

Observe que las propiedades que cambiaron como consecuencia del cambio de masa fueron el volumen, y el peso las cuales hacen parte de las propiedades extensivas, mientras que la temperatura, la presión y la densidad permanecieron constantes por no depender de la masa; por lo tanto como se dijo anteriormente pertenecen a las propiedades intensivas.

Otro aspecto a considerar es que las propiedades extensivas se convierten en propiedades específicas cuando se divide por la masa del sistema.

Ejemplo:

∀ ~ ∀/m propiedad especifica

En este trabajo el volumen se representa con el símbolo V. Para evitar confusiones con la representación de la velocidad.

Ahora que se tiene una claridad de las propiedades extensivas e intensivas se definirá cada una, para conocer su importancia.

Densidad:

La densidad es la relación de la masa y el volumen de la sustancia, teniendo en cuenta esta relación se puede concluir que entre mas masa tenga un cuerpo en un mismo volumen, menor será su densidad. Dicha magnitud se obtiene al dividir la masa del cuerpo, entre su volumen.

UNIDADES:

SI:kg/m3 S.U. slug/ft3

Esta imagen muestra una pelota de billar flotando sobre mercurio líquido. Una pelota de billar es bastante pesada para su tamaño, pero podrás ver que flota sobre, o es menos densa que, el mercurio líquido.

Imagínese tener en un recipiente agua y aceite, por su diferencia de densidad ambos líquidos no se pueden mezclar y el mas denso (agua), se mantiene en la parte inferior, mientras el aceite permanece en la parte superior.

Esto mismo sucede cuando un objeto es menos denso que el líquido en donde se encuentra y como consecuencia flota. Pero si es más denso, se hunde.

La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, al usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes, para evitarlo se puede emplear otra unidad de medida: gramo por centímetro cúbico (gr / cm3), de esta forma la densidad del agua será: 1 gr/cm³.

A continuación se muestra una tabla con la densidad de las sustancias mas utilizadas en mecánica de fluidos.

SUSTANCIA Densidad en kg/m3 Densidad Relativa

Agua 1000 1

Aceite 920 0,92

Gasolina 680 0,68

Plomo 11300 11,3

Acero 7800 7,8

Mercurio 13600 13,6

Madera 900 0,9

Aire 1,3 0,0013

Butano 2,6 0,026

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