Hidrostatica e Hidrodinámica: conceptos clave de presión, viscosidad y calor en fluidos

Hidroestática e Hidrodinámica

Hidrostaticidad: Líquidos en reposo.

Hidrodinámica: Líquidos en movimiento.

Ley 5292 SIU

9/8/1973

Caudal volumétrico

Caudal volumétrico: Cantidad de fluido que circula por un determinado punto por unidad de tiempo.

• Unidades habituales: m³/s, in³/s, L/s

Densidad y volumen

Densidad: Relación entre la masa de un cuerpo y su volumen; unidad de masa por unidad de volumen.

Ejemplos de unidades: kg/m³, g/cm³, lb/in³. 1 L H₂O ≈ 1 kg (a 4 °C).

Volumen de un cilindro: V = π·r²·h

Área

Área de un círculo: A = π·r²

Presión

Presión: Fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o gas.

• Presión absoluta = presión manométrica + presión atmosférica.
• Presión manométrica = presión medida por un manómetro (gauge).

Fórmula: P = F / A

Unidades típicas: P (PSI, kg/cm²), F (libras, kg), A (in², cm²).

Equivalencias

• 1 bar = 100000 Pa
• 1 atm ≈ 1,013 bar
• 1 bar ≈ 14.5 PSI
• 1 kg/cm² ≈ 14.2 PSI
• 1 atm ≈ 14.7 PSI
• 1 atm = 760 mmHg

Presión por columna de fluido

P_columna: P = ρ·g·h

donde: ρ = densidad (kg/m³), g = aceleración de la gravedad (≈ 9.81 m/s²), h = altura (m).

Regla práctica: por cada 10 m de caída de agua hay ≈ 1 kg/cm² de presión.

Calor y transferencia térmica

Calor: Energía en tránsito de un cuerpo caliente a uno frío.

Modos de transferencia:

• Radiación: Transferencia de energía en forma de radiación electromagnética (por ejemplo, la luz del sol).
• Conducción: Transferencia de calor directa entre cuerpos en contacto.
• Convección: Transferencia de calor mediante el movimiento del fluido (corrientes de aire o de líquido).

Equivalencias energéticas

• 1 kcal ≈ 3.9683 BTU
• 1 kcal = 4184 J

Temperatura

Temperatura: Magnitud que expresa la cantidad de calor que tiene un cuerpo (propiedad termodinámica que caracteriza estados térmicos).

Conversiones:

• °F = °C × 1.8 + 32
• °C = (°F − 32) / 1.8
• K = °C + 273.15
• °R = °C × 1.8 + 491.67

Ejemplo: 1 °C ≈ 33.8 °F

Viscosidad

Viscosidad absoluta (dinámica): Resistencia de un fluido a fluir cuando se le aplica una fuerza cortante. Unidad: Pa·s.

Viscosidad cinemática: Resistencia de un fluido a fluir por su propia gravedad; es la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad. Unidad: m²/s.

Fluidos no newtonianos

Fluidos no newtonianos o de Bingham: Tienen la propiedad de cambiar la relación esfuerzo‑deformación (es decir, la tensión o esfuerzo) según la fuerza o velocidad de deformación que se les aplique.

Leyes de los gases y principios

Ley de Boyle: A temperatura constante, el volumen de un gas ideal es inversamente proporcional a la presión a la que se somete.

Ley de Gay‑Lussac: A presión constante, el volumen de un gas ideal es directamente proporcional a la temperatura (en escala absoluta) o, alternativamente, la presión es proporcional a la temperatura absoluta si el volumen es constante.

Teorema de Bernoulli

Teorema de Bernoulli: En un fluido incompresible y sin pérdidas, un aumento de la velocidad del fluido se acompaña de una disminución de su presión estática (principio de conservación de la energía para flujos).

Tipos de fluidos y aceites hidráulicos

En las siglas de los aceites hidráulicos, la letra H indica que se trata de aceite hidráulico y las letras siguientes se refieren a los aditivos o prestaciones. A las siglas se les agrega una clasificación de viscosidad según DIN 51517 (clasificación de viscosidad según ISO).

Clasificación y prestaciones

• HL: Protección anticorrosiva y mejora de la estabilidad frente al envejecimiento.
• HLP: Mayor resistencia al desgaste y buenas propiedades hidráulicas.
• HV: Viscosidad menos afectada por la temperatura (mejor estabilidad de viscosidad con la temperatura).

Observación final

Este documento reúne definiciones, fórmulas y equivalencias básicas sobre fluidos, presión, calor y propiedades reológicas útiles en física e ingeniería. Se han corregido errores ortográficos y de formato para facilitar su lectura, manteniendo el contenido original.