Curso Hidraulica: Generalidades 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 unitarias. El conocimiento de los fluidos es esencial, no solamente para tratar con exactitud los problemas de movimiento de fluidos a través de tuberías, bombas y otros tipos de aparatos, sino también para el estudio del flujo de calor y de muchas operaciones de separación que dependen de la difusión y la transferencia de materia.

Naturaleza de los fluidos.

Un fluido es una sustancia que no resiste permanentemente a la distorsión. Si se intenta variar la forma de una masa de fluido se produce un deslizamiento de unas capas de fluido sobre otras alcanza una nueva forma. Durante la variación de la forma, se producen esfuerzos cortantes cuya magnitud depende de la Viscosidad del fluido y de la velocidad de deslizamiento, pero cuando se alcanza la forma final, desaparecen todos los esfuerzos cortantes.Un fluido en equilibrio carece pues de esfuerzos cortantes.
A una determinada temperatura y presión, un fluido posee una densidad definida, que en la práctica de la ingeniería se mide generalmente en kilogramos por metro cúbico. Aunque la densidad de un fluido depende de la temperatura y de la presión, la variación de la densidad al modificar estas variables puede ser grande o pequeña. Si la densidad varía poco por cambios moderados de temperatura y presión, el fluido se denomina no compresible, y si la densidad varía considerablemente con respecto a estas variables, el fluido recibe el nombre de compresible; se considera que los líquidos son no compresibles y los gases son compresibles. Sin embargo, estos términos son relativos, y la densidad de un líquido puede variar considerablemente para grandes variaciones de la temperatura y la presión. Por otra parte, los gases sometidos a pequeñas variaciones relativas de presión y temperatura se comportan como fluidos no compresibles, y las variaciones de la densidad en estas condiciones pueden despreciarse sin gran error.

Clasificación de fluidos

Todos los líquidos se pueden clasificar como newtonianos o no-Newtonianos. Si la relación es lineal y el líquido tiene tensión cero a cero gradiente de velocidad, entonces es neutoniano. Sino cumple con esto es no-Newtoniano, teniendo distintas clasificaciones y subdivisiones basadas en la curva tensión de corte y su gradiente de la velocidad.

IMAGEN 1. PLACA MÓVIL

Para los líquidos no-Newtonianos, el gradiente de velocidad depende de la viscosidad; es decir, el líquido tiene una más alta o más bajo tensión dependiendo de su velocidad. De acuerdo a esto, se puede dar la siguiente subclasificacion.

Gráfico 1 . clasificación de fluidos según su viscosidad

NEWTONIANO
Agua La mayoría de las soluciones de sal en agua Suspensiones ligeras de tinte Caolín (mezcla de arcilla) Combustibles de gran viscosidad Gasolina Kerosene La mayoría de los aceites del motor La mayoría de los aceites mineral
NO-NEWTONIANO
PRODUCCIÓN SEUDOPLÁSTICA, BINGHAM PLÁSTICO, PRODUCCIÓN DILATANTE
Arcilla BArro Alquitrán Lodo de aguas residuales Aguas residuales digeridas Altas concentraciones de incombustible en aceite Soluciones termoplásticas del polímero
SEUDOPLÁSTICO
Lodo de aguas residuales Celulosa Grasa Jabón Pintura Tinta de la impresora Almidón Soluciones del látex La mayoría de las emulsiones
DILATANTE
Feldespato Mica Arcilla Arena de la playa Arena movediza Almidón en agua
THIXOTROPIC - RHEOPECTIC
Tintas La mayoría de las pinturas Celulosa carboxymethyl Gel de silicona Grasas Asfalto Almidón Bentonita Soluciones del yeso en agua