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• Davidl Chuquin

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Tema: Tipos de fluidos Resumen: Este presente trabajo investiga conceptos acerca de los tipos de fluidos. Comienza con la revisión del concepto de fluido y sus propiedades fundamentales. Luego a partir de lo establecido se define los tipos de fluidos y el tipo de flujo de un fluido. La revisión acerca de las propiedades de los fluidos trata de ser lo más simple y descriptiva posible, para abarcar un mayor entendimiento acerca de cómo se define el tipo de un fluido mediante sus propiedades. Abstrac: This present work investigates concepts about the types of fluids. It begins with the revision of the fluid concept and its fundamental properties. Then, from the established, the types of fluids and the type of fluid flow are defined. The revision about the properties of the fluids tries to be as simple and descriptive as possible, to include a greater understanding about how the type of a fluid is defined by its properties. Introducción: Dentro de las ingenierías, dentro de laboratorios y estudios teóricos, los fluidos son un tópico muy importante y que requiere de gran estudio, abarcan muchos conceptos termodinámicos, físicos y matemáticos. En el diario vivir, podemos observar diferentes tipos de fluidos, así como el aire y el agua, e inclusive metales fundidos, aceites y otro tipo de líquidos muy viscosos, todos se clasifican según su composición y forma en la que las partículas interactúan. Es por eso que los fluidos requieren de un estudio muy minucioso. Objetivos:   

A partir de las propiedades fundamentales de los fluidos describir como originan los diferentes tipos de fluidos. Mencionar como se realiza el estudio de un fluido, que aspectos se deben considerar. Indagar el aspecto fundamental que permite distinguir los fluidos newtonianos de los no-newtonianos, y tener una idea de porque no podemos estudiarlos conjuntamente.

Metodología: Es necesario recurrir a libros destinados al estudio de la física en sí, revisar conceptos matemáticos que describen a un fluido, entender la definición esencial de fluido y sus propiedades fundamentales que nos ayudan a describirlos. Buscar en páginas de internet que sean confiables y tengan material verídico. Resultados y Discusión: Definición.- “Un fluido es un conjunto de moléculas que se ordenan aleatoriamente y se mantienen juntas a partir de fuerzas cohesivas débiles y fuerzas que ejercen las paredes de un contenedor. Tanto líquidos como gases son fluidos” (Serway, Física para Ciencias e Ingenierías, p.389). En consecuencia un fluido cede inmediatamente a cualquier fuerza que tiende a alterar su forma, así es como un fluido tiene la capacidad de adaptar la forma del recipiente que lo contenga. Propiedades de los fluidos.- Para facilitar el análisis de las propiedades de los fluidos se considera describirlos dentro de una escala macroscópica, puesto que un fluido analizado desde una escala microscópica es discontinuo, lo que genera problemas matemáticos muy complejos, y así las ecuaciones vigentes para describir un fluido no funcionarían óptimamente, y se tendría un análisis más complejo de ecuaciones que hasta la actualidad no se han logrado resolver. A partir de esto suponemos que la masa de un fluido es uniforme, que se encuentra dentro de un sistema inercial y que es continuo en todo su dominio. Considerando la hipótesis del medio continuo se puede describir las siguientes propiedades fundamentales: -Densidad -Temperatura -Volumen -Presión -Velocidad -Viscosidad -Diámetro A partir de estas magnitudes físicas se pueden describir otras propiedades derivadas como: la comprensibilidad, volumen específico, peso específico, gravedad específica, tensión superficial, presión de vapor, viscosidad absoluta, viscosidad cinemática. Además se puede definir si un fluido es newtoniano o no-

newtoniano, son newtonianos todos los gases, la mayoría de líquidos simples y metales fundidos. La ciencia que estudia a los fluidos no-newtonianos se llama reología.

Grafica de curvas de flujo, gradiente de velocidad por el esfuerzo (tensión) cortante. Obtenida de: https://riunet.upv.es/handle/10251/16293

Fluidos newtonianos.Son los fluidos en los cuales dicha viscosidad se puede considerar constante o en muchos casos se puede considerar un flujo ideal.

Fluidos no-newtonianos: Son los fluidos en los cuales dicha viscosidad no se puede considerar constante, sino que esta varía en función la tensión cortante y temperatura que se le aplica.

Fluidos con comportamientos reológicos distintos al newtoniano. Fluidos pseudoplásticos.- Fluido que disminuye la tensión cortante al aumentar el gradiente de velocidad.

Fluidos dilatantes.- Fluido que aumenta la tensión cortante al aumentar el gradiente de velocidad. Plásticos de Bingham.- Es necesario aumentar un cierto valor “umbral” de tensión cortante para que el sistema comience a fluir.

Gracias a las propiedades de los fluidos se los puede clasificar de acuerdo a su flujo, el movimiento de sus partículas: Flujo Laminar: Las fuerzas viscosas son proporcionalmente más fuertes que las fuerzas de inercia. Las partículas tienden a moverse en líneas de corriente. Flujo turbulento o no laminar: Las fuerzas viscosas son débiles comparadas con las fuerzas de inercia. Las partículas se mueven en recorridos irregulares. Flujo transicional: Flujo que pasa de laminar a turbulento.

Laminar

Turbulento Imagen obtenida de: https://neetescuela.org/flujo-turbulento-y-laminar/

Flujo real: Es aquel en el que la partícula fluida ofrece una resistencia al movimiento, es decir que se considera la presencia de la viscosidad. Fuljo ideal: Es el flujo cuya viscosidad es nula; es decir que el fluido carece de rozamiento (viscosidad). Y de hecho es el movimiento que más se considera sobre los fluidos para facilitar su análisis. Flujo adiabático. Es aquel flujo en el que dentro de los límites de su contorno no entra, ni sale calor. Flujo permanente o estacionario. Es flujo en que las propiedades del fluido y las condiciones de movimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo. El campo de velocidades, de presión, la masa volumétrica y la temperatura en cada punto, no dependen del tiempo, es decir son constantes. Entonces sus respectivas derivadas parciales con respecto al tiempo son cero.

Flujo no permanente.- Son flujos en el campo de velocidades, presión, masa volumétrica, y temperatura varían con el tiempo. Es decir no son constantes. Flujo uniforme.- Es aquel en que todas las secciones rectas paralelas del conducto son idénticas y la velocidad media de cada sección de recta es constante en un instante dado. Así su derivada parcial con respecto al tiempo es cero. Flujo variable.- Es aquel flujo en que las secciones rectas del contorno son diferentes y la velocidad media varía en cada sección recta. Así la derivada parcial de la velocidad con respecto al tiempo es diferente de cero. Flujo Unidimensional.- Se desprecia la variación de velocidad, presión, etc., transversales a la dirección principal del flujo. Flujo Bidimensional.- Este flujo supone que todas las partículas siguen trayectorias idénticas en planos paralelos; por consiguiente, no hay cambios en el flujo normal a dichos planos. Flujos de revolución.- Son enteramente definidos por el estudio de un semiplano meridiano limitado en un eje "o".

Conclusiones y Recomendaciones: 

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Los fluidos se definen por su composición molecular, la cual se puede describir gracias a las propiedades de un fluido, mediante la medición de su densidad, volumen, temperatura, etc. Primero se debe considerar aspectos que faciliten al estudio del fluido, como suponer que son continuos y que su masa esta exactamente distribuida en todo su dominio. Se debe idealizar el sistema de estudio y analizarlos en una escala macroscópica en su mayoría. La viscosidad nos permite definir el tipo de fluido.

Para entender perfectamente un fluido es necesario pensarlo en tres dimensiones, idealizar el sistema, suponer que su dominio es conexo, y que su medio es continuo, además se debe tener bases matemáticas en derivadas parciales, ecuaciones diferenciales, vectores, gradientes, cálculo básico; conceptos físicos, como termodinámica, conservación de energía y sistemas inerciales.

Bibliografía: 

López Jiménez, PA. (2012). Propiedades de los fluidos, disponible en:

https://riunet.upv.es/handle/10251/16293

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CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE FLUJO DE FLUIDOS, TIPOS DE FLUJO, disponible en:

https://www.cuevadelcivil.com/2011/01/conceptos-fundamentales-de-flujode.html

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Raymond A. Serway y John W. Jewett (2008), Física para ciencias e ingenierías Volumen ,2008

Rubrica de calificación del trabajo escrito

ITEM

PONDERACIÓN

Formato

0.5

Redacción

0.5

Resumen y Abstrac

0.5

Introducción

Objetivos Materiales y métodos

1 0.5 1

CALIFICACIÓN

Resultados y discusión

4

Conclusiones

1

Bibliografía

1

TOTAL

10