Fundamentos de Mecánica de Fluidos: Conceptos Clave

Fundamentos de Mecánica de Fluidos

Conceptos Básicos

Fluido

Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando es sometida a una tensión de cizallamiento.

Tensión de Cizallamiento

Es la razón entre el módulo del componente tangencial de la fuerza y el área de la superficie sobre la cual la fuerza está siendo aplicada.

Viscosidad Absoluta o Dinámica

La definición de viscosidad está relacionada con la ley de Newton. La tensión de cizallamiento es directamente proporcional a la variación de la velocidad a lo largo de la dirección normal de las placas. La relación de proporcionalidad puede ser transformada en igualdad mediante una constante.

Masa Específica

Es la masa de fluido contenida en una unidad de volumen del mismo.

Peso Específico

Es el peso de una unidad de volumen.

Densidad

Es la relación entre el peso específico de una sustancia "f" y el peso específico del agua a una determinada temperatura. La densidad no depende del sistema de unidades.

Viscosidad Cinemática (v)

La viscosidad dinámica combinada con la masa específica, da origen a la viscosidad cinemática.

Presión

Escala de Presión Absoluta (Pabs)

Es aquella que adopta como referencia la presión del vacío (PV=0).

Escala de Presión Efectiva (Pef)

Es aquella que adopta como referencia la presión atmosférica. (Patm=0) (-1atm) puede ser (-) o (+).

Presión de Vapor (Pv)

Los líquidos evaporan por causa de las moléculas que escapan por la superficie libre. La presión de vapor es una medida de la tendencia de evaporación de un líquido y cuanto mayor sea su presión de vapor, más volátil será el líquido. La presión de vapor es una propiedad física que depende íntimamente del valor de la temperatura y cualquiera que sea la temperatura, la tendencia es que el líquido se vaporice hasta alcanzar el equilibrio térmico con el vapor. En términos cinéticos, ese equilibrio se manifiesta cuando la tasa del líquido vaporizado es igual a la tasa de vapor condensado. Una sustancia líquida entra en ebullición cuando la presión del sistema al cual hace parte alcanza la presión de vapor de esa sustancia y ese punto recibe el nombre del punto de ebullición o temperatura de ebullición. El punto de ebullición normal es la temperatura de ebullición de la sustancia a la presión de 1 atmósfera. En locales con mayor altitud, donde la presión atmosférica es más pequeña, las temperaturas de ebullición de las sustancias líquidas son más bajas ya que su presión de vapor precisa se iguala a un valor menor (considerando que el sistema es abierto) y este es un aspecto importante en el cálculo de las máquinas hidráulicas.

Principios y Ecuaciones Fundamentales

Ley de Pascal

La presión aplicada en un punto de un fluido incompresible (líquidos) en reposo es transmitida integralmente a todos los puntos del fluido.

Ecuación de Bernoulli para Fluidos Ideales

Traduce la ley de la conservación de energía y cada una de sus parcelas traduce una forma de energía por unidad de peso o carga.

Fórmula de Darcy-Weisbach

Conocida también como fórmula universal, tiene aplicación para cualquier fluido incompresible y es utilizada para los regímenes laminares y turbulentos y "f" (coeficiente de resistencia al flujo) puede ser obtenido por el diagrama de Moody o por otro estudio o método apropiado.

Número de Reynolds (Rey)

Es un número adimensional que indica el tipo de flujo para el caso de flujo en tuberías.

Pérdida de Carga Singular o Localizada

Son aquellas generadas en una instalación donde está ocurriendo el flujo de un fluido, debido a la introducción de piezas, uniones y accesorios diversos.

Concepto

La presencia de singularidades necesarias a la operación del sistema, concurre para que haya una alteración de módulo y/o dirección del vector velocidad y consecuentemente de la presión, localmente, reflejando en ocurrencia de turbulencia que produce una pérdida de carga.