• Author / Uploaded
• oscarmendozaorozco

Citation preview

FLUIDOS IDEALES

Todos se dan cuenta de la diferencia entre volcar un vaso de agua y volcar un vaso de dulce de leche: lo segundo es imperdonable. Pero lo que aquí interesa es ver que la diferencia entre ambos fenómenos consiste en que el vertido de agua es rápido y el de dulce de leche, lento. Afinando el lenguaje físico podemos decir: el agua fluye con más facilidad; el dulce fluye con más dificultad. Afinando aún más diremos: el dulce de leche es mucho más viscoso que el agua.

La viscosidad es a los fluidos lo que el rozamiento a los sólidos: una medida de la dificultad para moverse estando en contacto con las paredes de los recipientes o las cañerías. Todos los fluidos son más o menos viscosos. Algunos lo son muy poco y parece que fluyeran sin dificultad alguna (a veces el agua). Llamamos fluido ideal a aquel que fluye sin dificultad alguna, aquel cuya viscosidad vale cero. Tal fluido no existe pero en ciertas circunstancias -en las que resulta una razonable aproximación a la realidad- se pueden aplicar algunas de sus propiedades y leyes de movimiento a los fluidos de verdad. Por eso las estudiamos. Definamos con más precisión algunas de sus propiedades: 1. Viscosidad cero (ya lo dije) 2. Son incompresibles (su densidad es constante) 3. El flujo es laminar (más adelante ahondaremos este concepto, pero lo que aquí importa es que se desplaza ordenadamente sin hacer remolinos, ni reflujos, ni tonterías) 4. La velocidad de todas las moléculas del fluido en una sección transversal de tubería es la misma. Hay algunas propiedades más pero no tienen demasiada importancia.

Fluido newtoniano Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición alpegamento, la miel o los geles y sangre que son ejemplos de fluido no newtoniano. Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales. Ecuación constitutiva[editar] Matemáticamente, el rozamiento en un flujo unidimensional de un fluido newtoniano se puede representar por la relación:

Donde: es la tensión tangencial ejercida en un punto del fluido o sobre una superficie sólida en contacto con el mismo, tiene unidades de tensión o presión ([Pa]). es la viscosidad del fluido, y para un fluido newtoniano depende sólo de la temperatura, puede medirse en [Pa·s] o [kp·s/cm2].

es el gradiente de velocidad perpendicular a la dirección al plano en el que estamos calculando la tensión tangencial, [s−1]. La ecuación constitutiva que relaciona el tensor tensión , el gradiente de velocidad y la presión en un fluido newtoniano es simplemente:

Viscosidad y temperatura A medida que aumenta la temperatura de un fluido líquido, disminuye su viscosidad. Esto quiere decir que la viscosidad es inversamente proporcional al aumento de la temperatura. La ecuación de Arrhenius predice de manera aproximada la viscosidad mediante la ecuación: