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Descripción general
Un fluido, como su nombre indica, se caracteriza por su capacidad de fluir. Se diferencia de un sólido en que sufre deformación debido a la tensión cortante, por pequeña que sea esta. El único criterio es que transcurra el tiempo suficiente para que se produzca la deformación. En este sentido, un fluido carece de forma.
Los fluidos pueden dividirse en líquidos y gases. Un líquido es apenas compresible y presenta una superficie libre cuando se coloca en un recipiente abierto. Por otro lado, un gas siempre se expande para llenar el recipiente que lo contiene. Un vapor es un gas que se encuentra cerca del estado líquido.
El líquido que principalmente preocupa al ingeniero es el agua. Puede contener hasta un tres por ciento de aire en solución, el cual, a presiones subatmosféricas, tiende a liberarse. Es necesario tener esto en cuenta al diseñar bombas, válvulas, tuberías, etc.
Bomba de drenaje de agua centrífuga multietapa de turbina vertical con motor diésel y eje en línea. Este tipo de bomba de drenaje vertical se utiliza principalmente para bombear aguas residuales sin corrosión, a temperaturas inferiores a 60 °C y con un contenido de sólidos en suspensión (sin incluir fibra ni gravilla) inferior a 150 mg/L. La bomba de drenaje vertical tipo VTP se encuentra entre las bombas de agua verticales tipo VTP y, según el aumento y el collar, ajusta la lubricación del tubo con aceite. Puede bombear agua a temperaturas inferiores a 60 °C para contener aguas residuales con ciertos granos sólidos (como chatarra, arena fina, carbón, etc.).
Las principales propiedades físicas de los fluidos se describen a continuación:
Densidad (ρ)
La densidad de un fluido es su masa por unidad de volumen. En el sistema internacional (SI), se expresa en kg/m³.3.
El agua está en su densidad máxima de 1000 kg/m3A 4 °C. Hay una ligera disminución de la densidad al aumentar la temperatura, pero a efectos prácticos, la densidad del agua es de 1000 kg/m³.3.
La densidad relativa es la relación entre la densidad de un líquido y la del agua.
Masa específica (w)
La masa específica de un fluido es su masa por unidad de volumen. En el sistema Si, se expresa en N/m.3A temperaturas normales, w es 9810 N/m3o 9,81 kN/m3(aproximadamente 10 kN/m3 para facilitar el cálculo).
Gravedad específica (GE)
La gravedad específica de un fluido es la relación entre la masa de un volumen dado de líquido y la masa del mismo volumen de agua. Por lo tanto, también es la relación entre la densidad de un fluido y la densidad del agua pura, normalmente a 15 °C.
Bomba de punto de cebado de vacío
Número de modelo: TWP
Las bombas de agua autocebantes de pozo con motor diésel móvil serie TWP para emergencias son un diseño conjunto de DRAKOS PUMP (Singapur) y REEOFLO (Alemania). Esta serie de bombas puede transportar todo tipo de fluidos limpios, neutros y corrosivos que contienen partículas. Soluciona numerosas fallas de las bombas autocebantes tradicionales. Su exclusiva estructura de funcionamiento en seco permite el arranque y reinicio automáticos sin líquido en el primer arranque. La altura de succión puede superar los 9 m. Su excelente diseño hidráulico y su estructura única garantizan una alta eficiencia superior al 75 %. Se pueden instalar diferentes estructuras opcionalmente.
Módulo volumétrico (k)
A efectos prácticos, los líquidos pueden considerarse incompresibles. Sin embargo, en ciertos casos, como el flujo inestable en tuberías, debe tenerse en cuenta la compresibilidad. El módulo de elasticidad volumétrico, k, viene dado por:
Donde p es el aumento de presión que, al aplicarse a un volumen V, resulta en una disminución del volumen AV. Dado que una disminución del volumen debe estar asociada a un aumento proporcional de la densidad, la ecuación 1 puede expresarse como:
Para el agua, k es de aproximadamente 2150 MPa a temperaturas y presiones normales. Por lo tanto, el agua es aproximadamente 100 veces más compresible que el acero.
Fluido ideal
Un fluido ideal o perfecto es aquel en el que no existen tensiones tangenciales ni cortantes entre sus partículas. Las fuerzas siempre actúan normalmente en una sección y se limitan a la presión y las fuerzas de aceleración. Ningún fluido real cumple plenamente con este concepto, y todos los fluidos en movimiento presentan tensiones tangenciales que amortiguan el movimiento. Sin embargo, algunos líquidos, como el agua, se acercan a un fluido ideal, y esta suposición simplificada permite adoptar métodos matemáticos o gráficos para la solución de ciertos problemas de flujo.
Bomba contra incendios de turbina vertical
Modelo n.°: XBC-VTP
Las bombas contra incendios verticales de eje largo de la serie XBC-VTP son bombas monoetapa y multietapa con difusores, fabricadas de acuerdo con la última norma nacional GB6245-2006. Además, hemos mejorado su diseño con base en la norma de la Asociación de Protección contra Incendios de Estados Unidos. Se utilizan principalmente para el suministro de agua contra incendios en las industrias petroquímica, de gas natural, de centrales eléctricas, textil de algodón, portuario, aeronáutica, almacenamiento, edificios de gran altura y otras. También se pueden utilizar en barcos, tanques marítimos, buques bomberos y otros tipos de suministro.
Viscosidad
La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia al esfuerzo tangencial o cortante. Surge de la interacción y la cohesión de las moléculas del fluido. Todos los fluidos reales poseen viscosidad, aunque en distintos grados. El esfuerzo cortante en un sólido es proporcional a la deformación, mientras que el esfuerzo cortante en un fluido es proporcional a la velocidad de la deformación cortante. Por lo tanto, no puede haber esfuerzo cortante en un fluido en reposo.
Fig.1.Deformación viscosa
Consideremos un fluido confinado entre dos placas situadas a una distancia muy corta y (Fig. 1). La placa inferior está estacionaria, mientras que la superior se mueve a una velocidad v. Se supone que el movimiento del fluido se produce en una serie de capas o láminas infinitamente delgadas, que se deslizan libremente una sobre otra. No hay flujo cruzado ni turbulencia. La capa adyacente a la placa estacionaria está en reposo, mientras que la capa adyacente a la placa móvil tiene una velocidad v. La tasa de deformación cortante o gradiente de velocidad es dv/dy. La viscosidad dinámica, o, simplemente, la viscosidad μ, viene dada por
De modo que:
Esta expresión para la tensión viscosa fue postulada por primera vez por Newton y se conoce como ecuación de viscosidad de Newton. Casi todos los fluidos tienen un coeficiente de proporcionalidad constante y se denominan fluidos newtonianos.
Fig.2. Relación entre el esfuerzo cortante y la tasa de deformación cortante.
La Figura 2 es una representación gráfica de la Ecuación 3 y demuestra los diferentes comportamientos de los sólidos y líquidos bajo esfuerzo cortante.
La viscosidad se expresa en centipoises (Pa.s o Ns/m2).
En muchos problemas relacionados con el movimiento de fluidos, la viscosidad aparece con la densidad en la forma μ/p (independiente de la fuerza) y es conveniente emplear un solo término v, conocido como viscosidad cinemática.
El valor de ν para un aceite pesado puede ser tan alto como 900 x 10-6m2/s, mientras que para el agua, que tiene una viscosidad relativamente baja, es de tan solo 1,14 x 10⁻²/s a 15 °C. La viscosidad cinemática de un líquido disminuye al aumentar la temperatura. A temperatura ambiente, la viscosidad cinemática del aire es aproximadamente 13 veces mayor que la del agua.
Tensión superficial y capilaridad
Nota:
La cohesión es la atracción que tienen moléculas similares entre sí.
La adhesión es la atracción que tienen moléculas diferentes entre sí.
La tensión superficial es la propiedad física que permite que una gota de agua se mantenga suspendida en un grifo, que un recipiente se llene de líquido ligeramente por encima del borde sin derramarse, o que una aguja flote en la superficie de un líquido. Todos estos fenómenos se deben a la cohesión entre las moléculas en la superficie de un líquido que se encuentra junto a otro líquido o gas inmiscible. Es como si la superficie consistiera en una membrana elástica, uniformemente tensada, que tiende siempre a contraerse. Así, observamos que las burbujas de gas en un líquido y las gotitas de humedad en la atmósfera tienen forma aproximadamente esférica.
La fuerza de tensión superficial a lo largo de cualquier línea imaginaria en una superficie libre es proporcional a la longitud de la línea y actúa en dirección perpendicular a ella. La tensión superficial por unidad de longitud se expresa en mN/m. Su magnitud es bastante pequeña, de aproximadamente 73 mN/m para el agua en contacto con el aire a temperatura ambiente. Se observa una ligera disminución en la tensión superficial.iA medida que aumenta la temperatura.
En la mayoría de las aplicaciones hidráulicas, la tensión superficial tiene poca relevancia, ya que las fuerzas asociadas suelen ser insignificantes en comparación con las fuerzas hidrostáticas y dinámicas. La tensión superficial solo es relevante cuando existe una superficie libre y las dimensiones del contorno son pequeñas. Por lo tanto, en el caso de los modelos hidráulicos, los efectos de la tensión superficial, que no tienen relevancia en el prototipo, pueden influir en el comportamiento del flujo en el modelo, y esta fuente de error en la simulación debe tenerse en cuenta al interpretar los resultados.
Los efectos de la tensión superficial son muy pronunciados en el caso de tubos de pequeño calibre expuestos a la atmósfera. Estos pueden presentarse como tubos manómetros en el laboratorio o como poros abiertos en el suelo. Por ejemplo, al sumergir un pequeño tubo de vidrio en agua, se observará que el agua asciende dentro del tubo, como se muestra en la Figura 3.
La superficie del agua en el tubo, o menisco, es cóncava hacia arriba. Este fenómeno se conoce como capilaridad, y el contacto tangencial entre el agua y el vidrio indica que la cohesión interna del agua es menor que la adhesión entre el agua y el vidrio. La presión del agua dentro del tubo, junto a la superficie libre, es inferior a la atmosférica.
Fig. 3. Capilaridad
El mercurio se comporta de forma bastante diferente, como se indica en la Figura 3(b). Dado que las fuerzas de cohesión son mayores que las de adhesión, el ángulo de contacto es mayor y el menisco presenta una cara convexa hacia la atmósfera y está deprimido. La presión adyacente a la superficie libre es mayor que la atmosférica.
Los efectos de capilaridad en manómetros y medidores de nivel se pueden evitar empleando tubos que no tengan menos de 10 mm de diámetro.
Bomba centrífuga de destino de agua de mar
N.° de modelo: ASN ASNV
Las bombas modelo ASN y ASNV son bombas centrífugas de carcasa de voluta dividida de succión doble de una sola etapa y se utilizan para el transporte de líquidos en obras de agua, circulación de aire acondicionado, edificios, riego, estaciones de bombeo de drenaje, centrales eléctricas, sistemas de suministro de agua industrial, sistemas contra incendios, barcos, edificios, etc.
Presión de vapor
Las moléculas líquidas con suficiente energía cinética se proyectan desde la superficie libre del líquido y pasan al vapor. La presión ejercida por este vapor se conoce como presión de vapor, P₂. Un aumento de temperatura se asocia con una mayor agitación molecular y, por lo tanto, con un aumento de la presión de vapor. Cuando la presión de vapor es igual a la presión del gas que se encuentra sobre ella, el líquido hierve. La presión de vapor del agua a 15 °C es de 1,72 kPa (1,72 kN/m²).2).
Presión atmosférica
La presión atmosférica en la superficie terrestre se mide con un barómetro. A nivel del mar, la presión atmosférica promedia 101 kPa y está estandarizada a este valor. La presión atmosférica disminuye con la altitud; por ejemplo, a 1500 m se reduce a 88 kPa. El equivalente de la columna de agua tiene una altura de 10,3 m a nivel del mar y a menudo se denomina barómetro de agua. Esta altura es hipotética, ya que la presión de vapor del agua impediría alcanzar un vacío completo. El mercurio es un líquido barométrico muy superior, ya que su presión de vapor es insignificante. Además, su alta densidad da como resultado una columna de altura razonable, de unos 0,75 m a nivel del mar.
Dado que la mayoría de las presiones encontradas en hidráulica son superiores a la atmosférica y se miden con instrumentos que registran valores relativos, conviene considerar la presión atmosférica como referencia, es decir, cero. Las presiones se denominan entonces presión manométrica cuando son superiores a la atmosférica y presión de vacío cuando son inferiores. Si se toma como referencia la presión cero real, se dice que son absolutas. En el capítulo 5, donde se analiza el NPSH, todas las cifras se expresan en términos absolutos de barómetro de agua: nivel del mar = 0 bar manométrico = 1 bar absoluto = 101 kPa = 10,3 m de agua.
Hora de publicación: 20 de marzo de 2024