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Propiedades de los fluidos

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La Hidráulica (rama de la física, estudia el comportamiento de los líquidos en función de sus propiedades determinadas) es la tecnología que utiliza un líquido, bien agua o aceite como manera de transmitir la energía necesaria para mover cualquier dispositivo. Las civilizaciones más antiguas solucionaron problemas afines con muchas obras hidráulicas y la navegación, enseñaron en forma empírica los principios de la hidromecánica y sus propiedades.

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Propiedades de los fluidos

  1. 1. Propiedades de los fluidos Presenta: Ing. Benjamin Quintanar O.
  2. 2. Introducción La Hidráulica (rama de la física, estudia el comportamiento de los líquidos en función de sus propiedades determinadas) es la tecnología que utiliza un líquido, bien agua o aceite como manera de transmitir la energía necesaria para mover cualquier dispositivo. Las civilizaciones más antiguas solucionaron problemas afines con muchas obras hidráulicas y la navegación, enseñaron en forma empírica los principios de la hidromecánica y sus propiedades. Los fluidos Es un conjunto de partículas que se conservan unidas entre sí por fuerzas adherentes débiles. El cambio de forma de un fluido varía ya que toman la forma del recipiente que los aloja, conservando su propio volumen, mientras que los gases carecen tanto de volumen como de forma propia. Las moléculas no cohesionadas se deslizan en los líquidos, y se mueven con independencia en los gases. Los fluidos están formados por los líquidos y los gases, siendo los segundos mucho menos viscosos. Los fluidos, como toda materia, tienen propiedades físicas que permiten identificar y calcular su comportamiento. Algunas de estas propiedades son exclusivas de los fluidos y otras son propias de todas las sustancias. Propiedades de la materia  Viscosidad: Nos referimos a una propiedad de los fluidos semejante al concepto de espesor, es decir, a la resistencia que tienen ciertas sustancias para fluir, para sufrir deformaciones graduales producto de tensiones cortantes o tensiones de tracción. Todos los fluidos poseen viscosidad (excepto los fluidos ideales o superfluidos), debido a las colisiones entre sus partículas que se mueven a diferentes velocidades. Asimismo, cuando el fluido es obligado a moverse, dichas partículas generan resistencia de fricción, retardando o impidiendo el desplazamiento. Esto se debe a que el líquido se compone por varias capas de materia, que tienden a mantenerse juntas entre sí incluso ante presencia de fuerzas externas. Por esa razón los líquidos viscosos no generan salpicaduras. De modo que un fluido con una
  3. 3. altísima viscosidad estará muy cerca de ser un sólido, ya que sus partículas se atraen con una fuerza tal que impiden el movimiento de las capas superiores. Tipos de viscosidad ▪ Fluidos newtonianos o de viscosidad constante: Se dice que un fluido es newtoniano si su viscosidad, solo varía como una respuesta a los cambios de temperatura o presión. En condiciones de temperatura y presión constantes, la viscosidad de un fluido newtoniano es la constante de proporcionalidad, o la relación entre el esfuerzo cortante que se forma en el fluido para resistir el flujo y la velocidad de corte aplicada al fluido para inducir el mismo (ejemplos: El agua, las soluciones de azúcar, la glicerina, los aceites de silicona, los hidrocarburos livianos, el aire y otros gases, etc., etc.,). ▪ Características del fluido newtoniano a) Conforme la temperatura aumenta en un fluido disminuye su viscosidad. b) Conforme su temperatura es fija, su viscosidad no cambia y se mantiene de forma constante. c) La viscosidad del líquido es inversamente proporcional al aumento que se da en la temperatura del mismo. d) La viscosidad depende de la temperatura y de las presiones en las que se encuentre. e) No tienen ningún tipo de propiedades elásticas. f) Estos fluidos tienen un comportamiento normal, en los cuales existe muy poca viscosidad y esta no varía con fuerzas que son aplicadas sobre ella. g) Son incomprensibles, son isotrópicos e irreales.
  4. 4. ▪ Fluidos no newtonianos: Tienen un comportamiento extraño o fuera de lógica, este tipo de fluidos no cumplen con las leyes de newton, presentan mayor viscosidad, la cual además puede variar con las fuerzas aplicadas, lo que hace que se comporte en ocasiones como un sólido ante mayor fuerza y como un líquido con menor fuerza aplicada (ejemplos: miel, la sangre, numerosos tipos de geles y pinturas, etc., etc.,) ▪ Características más sobresalientes a) En reposo se comporta como un líquido, si se somete a fuerzas aumenta su viscosidad, incluso hasta comportarse como un sólido por un instante. ▪ Fluidos perfectos o superfluidos: Se caracterizan por falta totalmente de viscosidad (la cual tendría una viscosidad próxima a cero, pero no exactamente igual a cero), fluye ante la menor fuerza aplicada sin ofrecer resistencia. Este tipo de fluidos son de origen sintético. Es un fenómeno físico que tiene lugar a muy bajas temperaturas, cerca del cero absoluto, límite en el que cesa toda actividad.  Densidad: Una de las propiedades de los fluidos, es la cantidad de masa por unidad de volumen, y depende de factores tales como su temperatura y la presión a la que está sometido (sus unidades kg/m3 ). Tipos de densidad ▪ Densidad absoluta: Es la capacidad calculada, a partir del volumen y la masa, y medida en kg/m³. ▪ Densidad relativa. Es la comparación entre la densidad de la sustancia y alguna otra que le sirve de referente, se trata de una magnitud adimensional (sin unidades). Para los líquidos y sólidos, se emplea la densidad del agua como referente (a 1atm y 4 °C), para los gases se emplea la del aire (a 1atm y 0 °C).
  5. 5. ▪ Densidad aparente. Se aplica a materiales heterogéneos, así como a los porosos, cuya mezcla incide en la densidad. De allí que este tipo de densidad no dependa de la naturaleza de la materia, sino del modo en que se encuentre dispuesta.  Peso específico: Es la relación existente entre el peso y el volumen que ocupa una sustancia en el espacio, expresada en Newtons sobre metro cúbico (N/m3 ). El cálculo del peso específico requiere de otras propiedades de la sustancia, como la densidad y la masa. El peso específico se representa con el símbolo (γ).  Fluidez en los Gases: Es una propiedad de líquidos y gases que se caracteriza por el constante desplazamiento de las partículas que los forman al aplicarles una fuerza. Los líquidos mantienen su volumen, aunque adoptan la forma del recipiente, por lo que pueden permanecer en un recipiente abierto. Los gases se expanden ocupando todo el volumen del recipiente que les contiene, ya que no disponen ni de volumen ni de forma propia. Por esta razón los recipientes deben estar cerrados. Propiedades de los gases En los gases, las fuerzas de atracción son casi inexistentes, por lo que las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven velozmente y en cualquier dirección, trasladándose incluso a largas distancias. Por lo tanto, tienen las siguientes propiedades: a) No tienen forma propia, se adaptan al recipiente que los contiene. b) Se dilatan y contraen como los sólidos y líquidos. c) Fluidez, propiedad que tiene para ocupar todo el espacio debido a que, prácticamente, no posee fuerzas de unión entre las moléculas que lo conforman. d) Difusión, es el proceso por el cual un gas se mezcla con otro debido únicamente al movimiento de sus moléculas.
  6. 6. e) Compresión, es la disminución del volumen de un gas porque sus moléculas se acercan entre sí, debido a la presión aplicada. f) Resistencia, Es la propiedad de oponerse al movimiento de los cuerpos por el aire. Esto se debe a una fuerza llamada fuerza roce. A mayor tamaño y velocidad del cuerpo mayor es la resistencia.  La Presión: Un líquido almacenado en un recipiente ejerce una fuerza sobre sus paredes. Esta fuerza ejercida por unidad de superficie se denomina Presión. Las fuerzas debidas a la presión del fluido actúan en dirección perpendicular a las paredes del recipiente en cada uno de sus puntos. La presión en los líquidos aumenta con la profundidad debido al peso del líquido que tiene por encima, por lo que la máxima presión se produce en el fondo del recipiente. • Tipos de presión: a) Presión Absoluta b) Presión Atmosférica c) Presión Manométrica  Compresibilidad: Es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presión o compresión. La posibilidad de comprimirse o expandirse dependiendo de la presión que se ejerce sobre un gas es una de las propiedades de mayor aplicación. En el caso de los líquidos, aunque se aumente su presión, no se modifica su volumen de manera significativa, por lo que se consideran incompresibles.
  7. 7.  Tensión superficial: Una molécula dentro del líquido es atraída en todas direcciones por otras moléculas mediante fuerzas cohesivas. Cuando un líquido está en contacto con algún otro medio (aire, otro líquido, un sólido) se forma una superficie de contacto entre el líquido y el otro medio. Dentro del líquido, y lejos de su área de contacto, una molécula se encuentra en equilibrio: la suma de las fuerzas de atracción es cero. En la superficie de contacto, la suma de estas fuerzas tiene como consiguiente una fuerza neta, vertical a la superficie y con sentido hacia el interior del líquido. Esta fuerza hacia el interior hace que la superficie de contacto se comporte como una membrana.  Cohesión: Es una fuerza que conserva unidas a las partículas de una misma sustancia. También la fuerza de cohesión es conocida como fuerza intermolecular y se presenta en líquidos, sólidos y gaseoso.  Capilaridad: Es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del líquido), que le concede la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar o estrecho, fenómeno depende de la tensión superficial del líquido, lo que hace que se enfrente a su resistencia a fin de incrementar su superficie.
  8. 8. Bibliografía: 1. María Estela Raffino. (2020, 12 marzo). propiedades de los fluidos. Recuperado 5 abril, 2020, de https://concepto.de/propiedades-de-los-fluidos/ 2. acosta mejía. (2012, 25 julio). propiedades de los fluidos. recuperado 3 enero, 2020, de http://miguelfluidos.blogspot.com/2010/10/presion.html 3. miguel ángel acosta mejía. (2012b, 25 julio). propiedades de los fluidos. recuperado 5 enero, 2020, de http://miguelfluidos.blogspot.com/2010/10/presion.html 4. Enzo Arancibia. (2007, 11 agosto). hidráulica. Recuperado 28 febrero, 2020, de http://hidraulica-ingenieria.blogspot.com/2007/08/la-hidraulica-y- suevolucion.html 5. reseña histórica de la mecánica de fluidos. (2014, 7 octubre). recuperado 30 marzo, 2020, de http://mecanicadefluidosuniguajira2014.blogspot.com/2014/09/resena- historia-de-la-mecanica-de.html 6. Significado de Capilaridad. (2018, 27 febrero). Recuperado 7 marzo, 2020, de https://www.significados.com/capilaridad/ 7. Propiedades de fluidos. (s.f.). Recuperado 22 abril, 2020, de http://web2.mendelu.cz/af_291_projekty2/vseo/files/202/13113.pdf 8. Eder Yair Nolasco Terrón. (2013, 18 agosto). clasificación de fluidos. Recuperado 13 febrero, 2020, de https://es.slideshare.net/edya69/clasificacion-de-fluidos-de- fluidos 9. Propiedades de los gases. (s.f.). Recuperado 10 marzo, 2020, de https://www.portaleducativo.net/octavo-basico/794/Propiedades-de-los-gases

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