Unidad 1 Fluidos

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Definiciones de palabras clave de analisis de fluidos.

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ViscmetroUnviscmetro(denominado tambinviscosmetro) es un instrumento empleado para medir laviscosidady algunos otros parmetros de flujo de unfluido. FueIsaac Newtonel primero en sugerir una frmula para medir la viscosidad de los fluidos, postul que dicha fuerza corresponda al producto del rea superficial del lquido por elgradientede velocidad, adems de producto de unacoeficiente de viscosidad.VISCOSIMETRO ANALOGICOFuncionamiento: El principio de funcionamiento de equipo es muy simple, un cilindro o disco suspendido de un muelle de cobre-berilio gira mediante un motor sincrnico dentro del lquido muestra, quedando reflejada la lectura de la viscosidad en una escala incorporada en el disco.Caractersticas: Rango de viscosidad de 100 a 10.000 Cp, cuatro rotores para viscosidades medias, cuatro velocidades de motor seleccionables, tolerancia +/- 5% en lquidos Newtonianos.Ventajas Y Desventajas: Instrumento de estructura compacta, de gran estabilidad en las medidas y alta exactitud y precisin, adecuado para lectura de viscosidades medias.Aplicaciones: Tiene un amplio espectro de aplicacin como puede ser la medida de la viscosidad en grasas, pinturas, industrias alimentarias, farmacuticas, etc.VISCOSIMETRO ROTACIONAL DIGITALFuncionamiento: se controlan desde un microprocesador lo que garantiza la anulacin de los errores debidos a las lecturas analgicas de carcter ms subjetivo.Caractersticas: Rango de viscosidad de 100 a 10.000 Cp, cuatro rotores seleccionables para viscosidades medias, lectura directa en pantalla digital, cuatro velocidades de motor, tolerancia +/- 2% en lquidos Newtonianos.Ventajas Y Desventajas: Es un instrumento de estructura compacta, de gran estabilidad en las medidas y alta exactitud y precisin, adecuado para lectura de viscosidades medias. Est equipado con una sonda para medir temperatura de la muestra para poder controlar en todo momento la temperatura a la que se encuentra la muestra que estamos midiendo, dada la importancia que tiene la temperatura de las muestras en las medidas de viscosidad.Aplicaciones: Tiene un amplio espectro de aplicacin como puede ser la medida de la viscosidad en grasas, pinturas, industrias alimentarias, farmacuticas, etc.VISCOSIMETROS DE CILINDROS COAXIALESEn un viscosmetro de cilindros coaxiales con un cilindro interno giratorio, la tensin de cizalladura alcanza un valor ms alto en las proximidades de la pared del cilindro interno y tiende a cero al acercarse a la pared del cilindro externo. Esto ocurre sobre todo si el que rota es el cilindro externo y no el interno. Debe hacerse siempre un control, calcular el valor del nmero de Reynolds y observar visualmente si el lquido en cuestin contiene partculas.VISCOSIMETRO SEARLE:Funcionamiento: El cilindro exterior es fijo y el cilindro interior gira, mediante poleas, por la accin de dos pesos que caen. El cilindro interior esta sometido a un par de arrastre, constante y conocido. La velocidad lmite se alcanza cuando el par de viscosidad equilibra el par arrastre.Ventajas Y Desventajas: Permite hacer una medida absoluta de la viscosidad, por ejemplo las mejores medidas absolutas de la viscosidad del aire se han hecho con un aparato de este tipo, alcanzndose una gran precisin. Sin embargo un viscosmetro como el de Searle, para ciertas velocidades de rotacin, el flujo puede llegar a ser inestable ya que se forma un torbellino en forma de toros coaxiales a los dos cilindros (torbellinos de Taylor) que pueden dar resultados errneos, por esto es preferible usa el Couette.Aplicaciones: Se utiliza con frecuencia para las medidas relativas de lquidos muy viscosos, de suspensiones, de pinturas, de productos alimenticios, etc.Unidades de la viscosidad fuera del SICGS: poise = (dina *s) / cm ; centipoise. (1 poise = 100 centipoise). Sistema Ingls: lb * s/ pie.Stoke = cm / s.Propiedades De La Presion En Un Medio Fluido.Un fluido tixotrpico es un fluido que tarda un tiempo finito en alcanzar una viscosidad de equilibrio cuando hay un cambio instantneo en el ritmo de cizalla. Sin embargo no existe una definicin universalAlgunos geles y coloides se consideran materiales tixotrpicos, pues muestran una forma estable en reposo y se tornan fluidos al ser agitados. Variedades modernas de recubrimientos alcalinos, de ltex y pinturas son materiales por lo general tixotrpicos que no caen de la brocha del pintor pero se pueden aplicar fcil y uniformemente pues el gel se liquidifica cuando se aplica1. La presin en un punto de un fluido en reposo es igual en todas las direcciones.2. La presin en todos los puntos situados en un mismo plano horizontal en el seno de un fluido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es la misma.3. En un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce en el interior del fluido una parte de este sobre la otra es normal a la superficie de contacto (Corolario: en un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce el fluido sobre la superficie slida que lo contiene es normal a sta).4. La fuerza asociada a la presin en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de accin reaccin, resulta en una compresin para el fluido, jams una traccin.5. La superficie libre de un lquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto slo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a la accin de la gravedad no es constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esfrica y, por tanto, no horizontal.6. En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa lquida est sometida a una presin que es funcin nicamente de la profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendr la misma presin. A la superficie imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie equipotencial de presin o superficie isobrica.Variacin de la presin en un fluido compresibleLas variaciones de presin en un fluido compresible son, por lo general, muy pequeas, ya que los pesos especficos son pequeos, como tambin lo son las diferencias en elevacin consideradas en la mayora de los clculos en hidrulica. Cuando se han de tener en cuenta para pequeas diferencias dh en elevacin, la ley de variacin de la presin puede escribirse en la forma: dp = - ydh El signo negativo indica que la presin disminuye al aumentar la altitud, con h positiva hacia arriba.

Variacin de la densidad con la altitudEn la atmsfera terrestre, la presin del aire o densidad est inversamente relacionada a la altitud o altura a nivel del mar. A ms altura, la presin del aire es menor, lo que hace que este sea ms fino.La densidad de la atmsfera de la Tierra disminuye cuando la altitud aumenta, ya que la atraccin gravitatoria disminuye mientras que uno se aleja del centro terrestre. Esto hace que la mayor parte de la atmsfera est concentrada cerca de la superficie.La densidad es afectada por los cambios en la presin y la temperatura. La presin esproporcionala la densidad, as que mayor presin equivale a mayor densidad, pero el aumento de la temperatura reduce la densidad como en el dicho "el aire caliente sube, el fro baja"Manmetro de tubo inclinadoSe usa para presiones manomtricas inferiores a 250mm de columna de agua. La rama larga de un manmetro de tintero se inclina con respecto a la vertical para alargar la escala. Tambin se usan manmetros de tubo en U con las dos ramas inclinadas para medir diferenciales de presin muy pequeas.Si bien los manmetros de tubo de vidrio son precisos y seguros, no producen un movimiento mecnico que pueda gobernar aparatos de registro y de regulacin. Para esta aplicacin de usan manmetros de mercurio del tipo de campana, de flotador, o de diafragma.Los manmetros de tubo en U y los de depsito tienen una aproximacin del orden de 1mm en la columna de agua, mientras que el de tubo inclinado, con su columna ms larga aprecia hasta 0.25mm de columna de agua. Esta precisin depende de la habilidad del observador y de la limpieza del lquido y el tubo.

Principio De ArqumedesEl principio del empuje y la flotacin fue descubierto y establecido por Arqumedes hace alrededor de 2.200 aos. El principio de Arqumedes puede enunciarse como sigue: un cuerpo flotante o sumergido en un fluido sufre un empuje hacia arriba producido por una fuerza igual al peso del fluido desalojado. Esta fuerza se conoce como empuje. De lo anterior se sigue que un cuerpo flotante desplaza una cantidad de fluido igual a su peso. De otra forma, un cuerpo flotante desplaza el volumen de fluido suficiente para equilibrar exactamente su propio peso. El punto de aplicacin de la fuerza de empuje ascensional se llama centro de empuje; est localizado en el centro de gravedad del volumen de fluido desplazado. Mediante el principio de Arqumedes, se pueden determinar los volmenes de cuerpos irregulares, midiendo la prdida aparente de peso cuando el slido est totalmente sumergido en un lquido de densidad relativa conocida. Tambin se pueden determinar las densidades relativas de lquidos por lectura de la profundidad a que se hunde un hidrmetro. Otras aplicaciones estn relacionadas con los problemas generales de flotacin o diseos de estructuras navales.Debido al efecto del empuje, los cuerpos sumergidos en un fluido tienen un peso aparentemente menor a su verdadero peso, y le llamamos peso aparente. El valor de la fuerza de empuje se determina mediante la diferencia del peso real y la del peso aparente, es decir:Empuje = peso real peso aparenteComo todo cuerpo que sea sumergido en un lquido se ajustara a una profundidad a la cual su peso sea igual al del agua desplazada, el peso del cuerpo est dado por la expresin:Fcpo= Pcpo= cpo Vcpo gy el peso del fluido desplazado o fuerza de empuje ejercida por el lquido est dada por la expresin:E = liq Vcpo gen donde:E = es el empujeVcpo= el volumen que desplaza el cuerpoliq= la densidad del lquido donde se sumerge el cuerpog = 9.81 m/s2Como el peso especfico (Pe) de la sustancia est dado por:Pe = liq gEntonces tambin podemos escribir la expresin:E = Pe VcpoPor lo tanto. Tambin podemos calcular el empuje que sufren los cuerpos que estn sumergidos en un fluido usando la expresin:E = Vcpo liqg = mlq g