HIDRAULICA

1. 3. TIPOS DE FLUIDOS
Gases:
Es el estado de agregación de la materia en el que las sustancias no tienen forma ni
volumen definido, Ocupan todo el espacio disponible o adopta el de los recipientes que
las contienen. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras,
por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras.
Se denomina gas al estado de agregación de la materia compuesto principalmente por
moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, lo que hace que los gases
no tengan volumen y forma definida, y se expandan libremente hasta llenar el recipiente
que los contiene. Su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.
Líquidos:
Tienen un volumen definido, Si se incrementa la temperatura de un sólido, este va
perdiendo forma hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido.
Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo
contiene.
SEGÚN SU COMPRESIBILIDAD
✓ Fluidos compresibles: Varían fácilmente su volumen al ser sometidos a presión.
✓ Fluidos incompresibles: La variación de su volumen al ser sometidos a presión es
prácticamente nula.

2. 3.3.
SEGÚN LA VARIACIÓN DE LA VISCOSIDAD
✓ Fluidos newtonianos: Su viscosidad es constante y la deformación que presentan es
lineal al esfuerzo. Ejemplos de fluidos newtonianos son el aire y el agua.

3. ✓ Fluidos no newtonianos: Su viscosidad no es constante, sino que varía con la
temperatura o con el esfuerzo aplicado. Ejemplos de fluidos no newtonianos son los
fluidos plásticos o el barro.
4. VARIABLES QUE DESCRIBEN AL FLUJO DE FLUIDOS
4.1. PROPIEDADES DEL FLUJO
4.1.1. Estabilidad
Se dice que el flujo es estable cuando sus partículas siguen una trayectoria uniforme, es
decir, nunca se cruzan entre sí. La velocidad en cualquier punto se mantiene constante en
el tiempo.
4.1.2. Turbulencia
Debido a la rapidez en el que se desplaza las moléculas el fluido se vuelve turbulento. Un
flujo irregular caracterizado por pequeñas regiones similares a torbellinos.

4. 4.1.3. Capilaridad
Esta propiedad le permite a un fluido, avanzar a través de un canal delgado, siempre y
cuando, las paredes de este canal estén lo suficientemente cerca.
4.1.4. Densidad
Es una propiedad física característica de cualquier materia. Es la magnitud que expresa
la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo (m/v); es decir, es la cantidad de
materia (masa) que tiene un cuerpo en una unidad de volumen. Su unidad en el Sistema
Internacional es el kilogramo por metro cúbico, pero por razones prácticas se utiliza
normalmente el gramo por centímetro cúbico.
o Siendo p, la densidad;
o m, la masa; y
o V, el volumen de la sustancia.
4.1.5. Viscosidad
Propiedad física del fluido, sólo depende de su naturaleza. Varia con la temperatura y, en
menor medida, con la presión. Indica la resistencia que ofrece un cuerpo a fluir, es decir
a moverse en una dirección dada. Está relacionada con el desplazamiento de unas capas
de las moléculas constitutivas del fluido con respecto a otras y los entrecruzamientos que
se producen. La viscosidad del fluido determina la existencia de un gradiente (perfil)
radial de velocidades para el flujo interno de un fluido a través de una conducción. La
viscosidad es característica de todos los fluidos, el cual emerge de las colisiones entre las
partículas del fluido que se mueven a diferentes velocidades, provocando una resistencia
a su movimiento. Cuando un fluido se mueve forzado por un tubo, las partículas que
componen el fluido se mueven más rápido cerca del eje longitudinal del tubo, y más lentas
cerca de las paredes.
Es la cualidad de lo denso, o la acumulación de gran cantidad de elementos o individuos
en un espacio determinado.
P=m/V

5. La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a las deformaciones graduales
producidas por tensiones cortantes o tensiones de tracción. La viscosidad se corresponde
con el concepto informal de "espesor". Por ejemplo, la miel muestra una viscosidad mayor
que el agua. Con ello el lenguaje común expresa la resistencia a fluir que tienen ciertos
líquidos.
4.2. REGIMENES DEL FLUJO
4.2.1. Velocidad
La velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa la distancia
recorrida por un objeto en la unidad de tiempo, En dinámica de fluidos, es la cantidad de
fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal)
por unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que
pasa por un área dada en la unidad de tiempo.
4.2.2. Caudal del fluido
✓ Másico: es la magnitud física que expresa la variación de la masa con respecto al tiempo
en un área específica. En el Sistema Internacional se mide en unidades de kilogramos por
segundo.
✓ Volumétrico: El caudal volumétrico o tasa de flujo de fluidos es el volumen de fluido
que
pasa por una superficie dada en un tiempo determinado
4.3. PARAMETROS DEL ESTADO DE FLUJO
✓ Presión
Es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular
por
unidad de superficie, y sirve para caracterizar Cómo se aplica una determinada fuerza
resultante sobre una línea. La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con
la
superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie.

6. 4.4. PARAMETROS DE LA CONDUCCION
✓ Diámetro: es el segmento de recta que pasa por el centro y une dos puntos opuestos de
una circunferencia. Más en general, el de una esfera es el segmento que, pasando por el
centro, tiene sus extremos en la superficie de esta. Esta noción puede extenderse sin
variaciones a.
✓ una hiperesfera de más dimensiones. Incluso puede extenderse una noción de diámetro
a figuras que no son esferas, cuando son subconjuntos de un espacio métrico arbitrario.
4.5. REOLOGIADE FLUIDOS
Es la parte de la física que estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación en los
materiales que son capaces de fluir. La reología es una parte de la mecánica de medios
continuos. Una de las metas más importantes en reología es encontrar ecuaciones
constitutivas para modelar el comportamiento de los materiales. Dichas ecuaciones son
en
general de carácter tensorial. Las propiedades mecánicas estudiadas por la reología se
pueden medir
mediante reómetros, aparatos que permiten someter al material a diferentes tipos de
deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa.
4.5.1. PROPIEDADES REOLÓGICAS MÁS IMPORTANTES SON:
Viscosidad aparente (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte) Coeficientes
de
esfuerzos normales. Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio)
Módulo de almacenamiento y módulo de perdidas (comportamiento viscoelástico lineal)
Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal
Los estudios teóricos en reología en ocasiones emplean modelos microscópicos para
explicar el comportamiento de un material. Por ejemplo, en el estudio de polímeros, estos
se pueden

7. representar como cadenas de esferas conectadas mediante enlaces rígidos o elásticos.
Si nos fijamos en el sentido etimológico de la palabra «reología», podríamos definirlo
como la ciencia del flujo. La reología describe la deformación de un cuerpo bajo la
influencia de esfuerzos, pero la reología no está limitada a los polímeros, se puede aplicar
a todo tipo de material, sólido, líquido o gas. Un sólido ideal se deforma elásticamente y
la energía requerida
para la deformación se recupera totalmente cuando se retira el esfuerzo aplicado. Mientras
que los fluidos ideales se deforman irreversiblemente, fluyen, y la energía requerida para
la
deformación se disipa en el interior del fluido en forma de calor y no se puede recuperar
al retirar el esfuerzo. Pero solo unos pocos líquidos se comportan como líquidos ideales;
la inmensa mayoría de los líquidos muestra un comportamiento reológico que se clasifica
en una región intermedia entre los líquidos y los sólidos: son a la vez elásticos y viscosos,
por lo que se los denomina «viscoelásticos». Por otra parte, los sólidos reales pueden
deformarse irreversiblemente bajo la influencia de fuerzas de suficiente magnitud; en
definitiva, pueden fluir.
En esta clasificación de los comportamientos reológicos de los materiales con relación a
su respuesta a los esfuerzos aplicados se ha de introducir un nuevo parámetro: la escala
de tiempo en la cual se aplica la deformación. Para ello, se define una nueva magnitud
que tiene en cuenta el tiempo de observación; se trata del número de Deborah: De = λ/t,
donde λ es el tiempo de relajación y t es el tiempo de observación.
En este sentido, podemos decir que los sólidos tienen un tiempo de relajación infinito,
mientras que, en el caso de los líquidos, este valor se aproxima a cero; por ejemplo, el
tiempo de relajación del agua es de 10-12 s. Por otra parte, si consideramos procesos de
deformación característicos asociados a los típicos tiempos de observación, podemos
decir que un número de Deborah grande define un comportamiento tipo sólido y un
número de Deborah pequeño define un comportamiento tipo líquido.

8. 4.5.2. APLICACIONES REOLÓGICAS:
Geología y minería, Cementos, Mecánica de suelos, Industria plásticos, Estudio de
lubricantes, Industria de alimentos y farmacéuticas.
Control de calidad en alimentos: se realiza en la propia línea de producción. Es
determinante para la aceptación de productos como cereales, quesos, yogures, dulces,
chocolates, cremas, etc. Estudio de la textura y consistencia de productos alimenticios:
dichas propiedades son muy importantes a la hora de que un producto sea del agrado del
consumidor. Producción de pinturas: una pintura debe ser esparcida de forma fácil, pero
sin que se derrame. Producción de productos cosméticos y de higiene corporal: la
duración de una laca sobre el pelo, la distribución de la pasta de dientes por toda la boca,
la forma de cómo se esparce una crema.
Producción de medicamentos: se estudia su estabilidad química, su tiempo de caducidad
y su facilidad de extrusión, entre otras.
4.6. FLUJO DE FLUIDOS A NIVEL DE INDUSTRIA DE MEDICAMENTOS
En la industria química el transporte de fluidos es una operación sin la cual no se podría
integrar un conjunto de operaciones y procesos unitarios, que constituyen una secuencia
de transformaciones físicas y químicas en la materia prima para la elaboración de un
producto.
El transporte de los materiales de un punto a otro (Flujo de fluidos), forma parte
importante de los procesos químicos.
El flujo de fluidos se hace dentro de ductos y tuberías.
4.6.1. MAQUINARIA DE FLUIDO
Se denominan máquinas de fluido aquellas que tienen como función principal
intercambiar
energía con un fluido que las atraviesa. Este intercambio implica directamente una
transformación de energía.

9. 4.6.2. CLASIFICACION
Las máquinas de fluido se suelen clasificar según varios principios. Las tres
clasificaciones presentadas a continuación son complementarias de modo que, por
ejemplo, un ventilador es
una turbomáquina hidráulica generadora, mientras que un motor de explosión es un motor
térmico alternativo (de desplazamiento positivo).
SEGÚN EL MECANISMO DE INTERCAMBIO
MAQUINAS VOLUMETRICAS O DE DESPLAZAMIENTO
POSITIVO
Son aquellas maquinas que son atravesadas por cantidades discretas de fluido. estas a su
vez se clasifican en alternas o erotativas en función del movimiento ejercido:
TURBO MAQUINAS
Son aquellas maquinas que son atravesadas por un flujo continuo y que intercambian
energía a través de un órgano de movimiento rotativo, es decir un rotor. Al pasar éste por
los conductos de un órgano llamado rotor, que tiene movimiento de rotación. Entonces,
lo que caracteriza a las TM es que hay una corriente continua de fluido a través del rotor,
que es con el que el fluido intercambia su energía.
El funcionamiento de las TM se basa en la ecuación de Euler.
SEGÚN LA NATURALEZA DEL FLUIDO QUE LAS ATRAVIESA
MÁQUINA HIDRÁULICA O MÁQUINA DE FLUJO
INCOMPRESIBLE
Es aquella que trabaja con flujos incompresibles. A este grupo pertenecen las máquinas
que trabajan con líquidos (por ejemplo, agua) pero además se incluyen aquellas que
trabajan con gases cuando éstos se comportan como flujos incompresibles, como por
ejemplo los ventiladores o aerogeneradores.

10. Estas máquinas aprovechan únicamente la energía mecánica disponible en el fluido
(cinética y potencial), de modo que, si se incrementa la temperatura del fluido a la entrada
de la máquina,
simplemente se obtendrá a la salida un fluido más caliente, sin que dicho incremento de
temperatura suponga un aprovechamiento mayor de la energía disponible. Así, los
molinos, aprovechan la energía cinética de los cursos de agua, mientras que las modernas
centrales hidroeléctricas aprovechan la energía potencial del agua embalsada. El estudio
de los intercambios de energía en las máquinas hidráulicas es objeto de la mecánica de
fluidos.
Clasificación De Las Máquinas De Fluidos Incompresibles
Una primera clasificación de las máquinas de fluido incompresible, se puede hacer con
arreglo a la función que desempeñan, en la forma siguiente:
a) Máquinas motrices, que recogen la energía cedida por el fluido que las atraviesa, y la
transforman en mecánica, pudiendo ser de dos tipos: Dinámicas o cinéticas, Turbinas y
ruedas hidráulicas Estáticas o de presión, Celulares (paletas), de engranajes, helicoidales,
etc.
b) Máquinas generatrices, que aumentan la energía del fluido que las atraviesa bajo forma
potencial, (aumento de presión), o cinética; la energía mecánica que consumen es
suministrada por un motor, pudiendo ser: Bombas de álabes, entre las que se encuentran
las bombas centrífugas y axiales Hélices marinas, cuyo principio es diferente a las
anteriores; proporcionan un empuje sobre la carena de un buque.
c) Máquinas reversibles, tanto generatrices como motrices, que ejecutan una serie
defunciones que quedan aseguradas, mediante un rotor específico, siendo las más
importantes: Grupos turbina-bomba, utilizados en centrales eléctricas de acumulación por
bombeo, Grupos Bulbo, utilizados en la explotación de pequeños saltos y centrales
mareomotrices.
d)Grupos de transmisión o acoplamiento, que son una combinación de máquinas motrices
y generatrices, es decir, un acoplamiento (bomba-turbina), alimentadas en circuito
cerrado por un fluido, en general aceite; a este grupo pertenecen los cambiadores de par.
Una segunda clasificación se puede hacer en función del principio de funcionamiento,
como: a) Turbomáquinas

11. MÁQUINAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
MÁQUINA TERMICA O MÁQUINA DE FLUJO COMPRESIBLE
Es aquella que trabaja con fluidos compresibles, ya sean condensables (caso de la
máquina de vapor) o no condensables (como la turbina de gas).
En este caso, sí se aprovecha la energía térmica del fluido, ya que la energía mecánica se
produce mediante la expansión del fluido (incremento de su volumen específico). En este
caso, al incrementar la temperatura del fluido a la entrada de la máquina, se obtendrá una
mayor cantidad de energía mecánica en el eje de la máquina.
El estudio de los intercambios de energía en las máquinas térmicas es objeto de la
termodinámica. Las máquinas de fluido también se clasifican atendiendo a dos criterios,
la cantidad de fluido y el movimiento de la máquina.
SEGÚN EL SENTIDO DE INTERCAMBIO ENERGÉTICO:
Si en el proceso el fluido incrementa su energía, la máquina se denomina generadora
(compresores, bombas), mientras que, si la disminuye, la máquina se denomina motora
(turbinas, motores de explosión).
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tipos
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