Debes conocer
Caudal
Es un concepto ya utilizado con anterioridad y puede ser másico o volumétrico. Sus fórmulas, aplicadas a tuberías (forma circular) o conductos (forma rectangular), son las siguientes:
En donde:
q = caudal (m3/s)
V = volumen (m3)
t = tiempo (s)
e = espacio recorrido (m)
S = sección (m2)
v = velocidad (m/s)
ρ = densidad (kg/m3)
Viscosidad
La viscosidad es la resistencia que presentan las capas líquidas para deslizarse unas sobre otras, es pues un caso particular de fuerzas de rozamiento de deslizamiento. Las resistencias de viscosidad son fuerzas tangenciales que se oponen al movimiento del líquido y se demuestra experimentalmente que cuando se pone en movimiento un líquido en el interior de un conducto, hay un gradiente o caída de velocidad desde las capas interiores hacia las exteriores (próximas a las paredes).
La viscosidad dinámica, también denominada viscosidad total, se designa por el coeficiente μ y se puede definir como la resistencia de los fluidos a fluir. A mayor valor de μ, menor flujo. En términos microscópicos se relaciona con las fuerzas intermoleculares, y con el tamaño y forma de las moléculas que constituyen el líquido. La viscosidad de la mayoría de los líquidos disminuye al aumentar la temperatura. También tenemos la viscosidad cinemática, que se obtiene dividiendo la viscosidad dinámica entre la densidad del líquido. Es decir:
En donde:
v = viscosidad cinemática (m2/s)
μ = viscosidad dinámica (Pa·s o también kg/m·s)
ρ = densidad (kg/m3)
Viscosidad de distintos fluidos a temperatura ambiente
Viscosidad dinámica del agua a diferentes temperaturas
Viscosidad dinámica del aire a diferentes temperaturas
Tensión superficial y capilaridad
El efecto de las fuerzas intermoleculares es el de tirar las moléculas hacia el interior de la superficie de un líquido, manteniéndolas unidas y formando una superficie lisa. La tensión superficial mide las fuerzas internas que hay que vencer para poder expandir el área superficial de un líquido. La energía necesaria para crear una mueva área superficial, trasladando las moléculas de la masa líquida a la superficie de la misma, es lo que se llama tensión superficial. A mayor tensión superficial, mayor es la energía necesaria para transformar las moléculas interiores del líquido a moléculas superficiales. El agua tiene una alta tensión superficial por los puentes de hidrógeno.
La capilaridad es el fenómeno por el cual un líquido asciende por tubos muy estrechos. El líquido asciende debido a las fuerzas atractivas entre sus moléculas y la superficie interior del tubo. Estas fuerzas son las llamadas fuerzas de adhesión. El menisco de un líquido es la superficie curvada que forma en un tubo estrecho. Para el agua tiene la forma ascendente (como una U) porque las fuerzas que provocan la adhesión de las moléculas de agua al vidrio son mayores que la fuerzas de cohesión. El fenómeno de la capilaridad es muy importante en instalaciones térmicas y origina el que la humedad del terreno o exterior a un local pueda ascender por las paredes de los cerramientos.
Presión de vapor
La presión de vapor de un líquido es la presión ejercida por su vapor cuando ambas fases están en equilibrio dinámico. La presión de vapor aumenta con la temperatura porque las moléculas del líquido caliente se mueven con más energía. Prácticamente toda la vaporización tiene lugar en la superficie del líquido. Las presiones del vapor de agua contenido en el aire son diferentes en el aire exterior y en el interior de un edificio. Esta diferencia de presiones origina un flujo de vapor de agua del lugar de mayor presión al de menor, pudiendo provocar condensaciones en los muros si no se colocan barreras de vapor.
Tipo de flujo
En las tuberías, dependiendo de la velocidad del fluido se pueden presentar diferentes regímenes de movimiento. Para velocidades bajas, el fluido se mueve ordenadamente denominándose régimen laminar, si se aumenta la velocidad el fluido pasa a régimen turbulento, presentándose éste cuando no existen trayectorias uniformes del flujo dando lugar a torbellinos. Un régimen laminar lo da un número de Reynolds inferior a 2 000 y por encima de 2 400 el régimen es turbulento. Con valores entre 2 000 y 2 400 del número de Reynolds el fluido tiene un régimen intermedio. La fórmula que nos permite encontrar este parámetro en una tubería por la que circula un fluido es:
En donde:
Re = Número de Reynolds (adimensional)
v = velocidad (m/s)
μ = viscosidad dinámica (Pa·s o también kg/m·s)
ρ = densidad (kg/m3)
D = diámetro de la tubería (m)
La capilaridad es la propiedad de un fluido que le permite ascender o descender dentro de un tubo delgado.
Es la propiedad de un líquido que hace que se comporte como si su superficie estuviera encerrada en una lámina invisible.
Se llama flujo laminar o corriente laminar al movimiento de un fluido cuando este es ordenado, estratificado o suave. En un flujo laminar, el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente
Se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos periódicos