Este documento describe los conceptos básicos de los sistemas de circuitos de fluidos. Explica que un fluido es cualquier sustancia capaz de deformarse continuamente bajo la aplicación de fuerzas. Luego define propiedades clave de los fluidos como la viscosidad, densidad y turbulencia. También resume los diferentes tipos de flujo de fluidos, clasificaciones de fluidos, números de Reynolds críticos y equipos comunes como bombas y válvulas para el movimiento y medición de fluidos en sistemas de circuitos.

1. SISTEMAS DE CIRCUITOS
DE FLUIDOS
Solanlly M.Polanco
100255155

2. FLUIDOS
 Para estudiar un fluido en movimiento
y conocer las propiedades que lo rigen,
es fundamental primero que todo tener
claro el concepto de fluido.
 Cuando observamos algo que tiene
la habilidad de moverse en un
ambiente sin conservar su forma
original, hablamos de un fluido.
 Los fluidos presentan propiedades
que los identifican.
Entre ellas podemos nombrar la
viscosidad, estabilidad, turbulencia,
entre otros.

3.  Movimiento o circulación de un fluido sin alterar sus
propiedades físicas o químicas.
 Ocurre bajo la acción de fuerzas externas.
 Encuentra resistencia al movimiento, debido a una resistencia interna
propia del fluido (viscosidad) “fuerzas viscosas” o de la acción del
exterior sobre le fluido (rozamiento) “fuerzas de rozamiento”.
Flujo de fluidos
Tipos de flujo
-Flujo interno: en el interior de conducciones
- Flujo externo: alrededor de cuerpos sólidos
(sedimentación, filtración...)

4. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

5. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS:
 Estabilidad
 Turbulencia
 Densidad
 Gravedad especifica
 Peso específico
 Densidad relativa
 Viscosidad
 Tensión Superficial: Capilaridad
 Presión
5

6. ESTABILIDAD:
6
Se dice que el flujo es estable cuando sus
partículas siguen una trayectoria uniforme, es
decir, nunca se cruzan entre si.
La velocidad en cualquier punto se mantiene
constante en el tiempo.

7. 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.
7

8. VISCOSIDAD: 8
 Es una propiedad de los fluidos
que se refiere al grado de
fricción interna.
 Se asocia con la resistencia
que presentan dos capas
adyacentes moviéndose dentro
del fluido.
 Debido a la viscosidad parte de
la energía cinética del fluido se
convierte en energía interna.

9. La 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. Esta 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 en líquidos disminuye a medida que se incrementa la
temperatura debido a las fuerzas cohersivas débiles que actúan en él.
En el caso de un gas las colisiones moleculares proporcionan los esfuerzos
internos, de modo que conforme se aumenta la temperatura aumenta la
actividad molecular, por lo que dichas colisiones se hacen más repetitivas,
dando como resultado una viscosidad mayor. Sin embargo el porcentaje de
cambio de la viscosidad de un líquido es mucho mayor que en un gas con la
misma temperatura.

10. Clasificación del flujo de fluidos según su viscosidad

11. Viscosidad de algunos líquidos y gases a temperatura ambiente (20ºC).
Variación de la
viscosidad de
líquidos y gases
con la temperatura

12. CAPILARIDAD:
12
 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.

13. CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS:
Newtonianos
dy
dv
 
NO Newtonianos
dy
dv
 
No
dependientes
del tiempo.
Dependientes
del tiempo.
 Pseudoplasticos
Por su viscosidad
• Suspensiones
acuosas de arcilla.
 Fluidos Dilatadores. • Almidón en agua.
• Mayonesa.
• Pasta de
dientes.
 Fluidos de Bingham.
 Tixotrópicos • Tintas de
impresión.

14. Suelen comportarse de esta manera los fluidos puros y las disoluciones acuosas
CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS (en función de la viscosidad)
Fluidos newtonianos
Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede
considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la
relación entre el esfuerzo contra su velocidad de deformación es
lineal y pasa por el origen.
Ejemplos: Agua, aire
dVx
 = - 
dz
Ley de Newton

15.  La velocidad a la que circula un fluido altera las
interacciones entre las partículas.
 No se comportan de acuerdo a la ley de newton. El
gradiente de velocidades no es proporcional a la tensión
rasante.
 No puede hablarse de una viscosidad única y propia del
fluido, sino que depende del régimen de velocidades:
viscosidad aparente (a)
Fluidos no newtonianos
Fluidos de naturaleza compleja como los líquidos de
elevado peso molecular, mezclas de líquidos,
suspensiones, emulsiones.

16.  Fluidos pseudoplásticos: adisminuye al aumentar el
gradiente de velocidad.
 Fluidos dilatantes: aaumenta con el gradiente de
velocidad.
Fluidos no newtonianos
dVx
 = - a
dz

17. TIPO DE FLUIDO EJEMPLOS
Newtoniano Todos los gases, dispersiones de
gas en el agua, líquidos de bajo
peso molecular
No Newtonianos
Pseudoplástico Soluciones de goma, adhesivos,
grasas, suspensiones de almidón,
acetato de celulosa, mayonesa,
algunas sopas; pinturas, algunas
pulpas de papel, fluidos biológicos,
otros.
Dilatentes Almidón, arenas movediza, algunas
soluciones de harina de maíz y
azúcar, agregados de cemento
húmedos, arena de playa, polvo de
hierro dispersos en líquidos de baja
viscosidad.
Plásticos de Bingham Margarina, grasas de cocina, pasta
de dientes, algunos fundidos de
plásticos,
Plásticos de Casson Zumo de naranja, salsa de tomate,
sangre, chocolate cocido, tinta de
impresora

18. APLICACIÓN
• Se investiga con este tipo de fluidos para la fabricación de
chalecos antibalas, debido a su capacidad para absorber la
energía del impacto de un proyectil a alta velocidad, pero
permaneciendo flexibles si el impacto se produce a baja
velocidad.
• Se utilizan en la fabricación para protecciones en deportes
extremos como el skateboarding y el snowbording.
• Un claro ejemplo de la aplicación de esta propiedad es en los
amortiguadores. Ya que contiene un fluido newtoniano de baja
viscosidad (amortiguación blanda). Sin embargo, en el momento
en el que aplicamos una fuerza magnética sobre el fluido, las
partículas ferrosas se alinean y aumenta su viscosidad, con lo
que pasa a comportarse de una forma pseudoplástica, no
newtoniana (amortiguación dura). por lo que las posibles
aplicaciones de este tipo de fluidos son innumerables:
amortiguación de vibraciones, protección antisísmica de
estructuras, embrague, frenado…

19. NÚMEROS DE REYNOLDS
CRÍTICOS

20. • Osborne Reynolds fue el primero en demostrar que es posible
pronosticar el flujo laminar o turbulento si se conoce la magnitud
de un numero adimensional, al que se le denominara numero de
Reynolds (NR).
• La siguiente ecuación muestra la definición básica del número de
Reynolds.
NR =
νDρ
η
• Donde
• ρ = densidad del fluido
• η = su viscosidad
• D = el diámetro del tubo
• ν = velocidad promedio del flujo

21. • El número de Reynolds es la relación de la fuerza de inercia
sobre un elemento de fluido de la fuerza viscosa.
• La fuerza de inercia se desarrolla a partir de la segunda ley del
movimiento de Newton F=ma.
• Como se sabe, la fuerza viscosa se relaciona con el producto
del esfuerzo cortante por el área.

22. FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO
• Flujo laminar
• Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido. Se
llama flujo laminar o corriente laminar, al movimiento de un
fluido cuando éste es ordenado, estratificado, 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. En flujos laminares el
mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular.
• El flujo laminar es típico de fluidos a velocidades bajas o
viscosidades altas, mientras fluidos de viscosidad baja,
velocidad alta o grandes caudales suelen ser turbulentos.
El número de Reynolds es un parámetro adimensional
importante en las ecuaciones que describen en qué
condiciones el flujo será laminar o turbulento. En el caso de
fluido que se mueve en un tubo de sección circular, el flujo
persistente será laminar por debajo de un número de
Reynolds crítico de aproximadamente 2040.
Flujo turbulento
• En mecánica de fluidos, 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 aperiódicos, como
por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Debido a
esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir hasta
una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma
es impredecible, más precisamente caótica.

23.  Los fluidos tienen números de Reynolds grandes debido
a una velocidad elevada y/o una viscosidad baja, y
tienden a ser turbulentos.
 Aquellos fluidos con viscosidad alta y/ que se muevan a
velocidades bajas tendrán números de Reynolds bajos y
tenderán a comportarse en forma laminar.

24. APLICACIONES
Para aplicaciones prácticas del flujo en tuberías, encontramos
que si el número de Reynolds para el flujo es menor que 2000,
este será laminar.
Si el número de Reynolds es mayor que 4000, el flujo será
turbulento.
En el rango de números de Reynolds entre 2000 y 4000 es
imposible predecir que flujo existe; por tanto le
denominaremos región crítica.
Si NR < 2000, el flujo es laminar
Si NR> 4000, el flujo es turbulento

25. EQUIPOS PARA EL MOVIMIENTO DE FLUIDOS (BOMBAS)
 El aporte de energía mecánica se invierte en aumentar la presión estática
del fluido:
 Las bombas comunican presión estática al fluido.

WF)
PP
()zz(g)VeVe(
2
1 12
12
2
1
2
2  

   bombaentrada1bombasalida2 PPPP 
Características técnicas de las bombas:
 Capacidad: caudal que puede suministrar
 Carga: altura a la que puede impulsar el líquido por aumento de presión.

26.  Caudales pulsantes, pero en promedio constantes..
 Caudales pequeños/medianos
 Presiones altas.
 Necesitan válvulas de retención.
 Útiles para líquidos viscosos.
 No sirven para impulsar líquidos con sólidos en suspensión
Tipos de bombas: Bombas volumétricas o de
desplazamiento positivo
El líquido es confinado en pequeños volúmenes dentro de la carcasa
de la bomba e impulsado por la acción mecánica de sus piezas móviles
Características

27. Bombas volumétricas alternativas
Bomba
de pistón
Bomba
de diafragma
Bomba
de diafragma

28. ACCESORIOS PARA EL TRANSPORTE DE
FLUIDOS
• Tubos y tuberías
 Se transportan el fluido por su interior.
 Suelen ser de sección circular.
 Existen en una gran variedad de tamaño, espesor de
pared y material de construcción.
 La elección del diámetro de la tubería depende de los
costes de instalación, potencia, mantenimiento y repuesto
(valores típicos para fluidos líquidos: 0-3m/s).

29. •Accesorios de conducción
 Se utilizan para unir tubos
y tuberías.
 Tubos de pared gruesa:
accesorios roscados, bridas o
soldadura:
a, b y c – codos
d y e – “Tes”
f – cruceta
g, h e i – manguitos
j y k – tapones
l – casquillo.

30. •Válvulas
 Disminuyen o detienen el flujo colocando un obstáculo en la
trayectoria del fluido.
 Válvulas de corte (todo o nada): funcionan abriendo o cerrando
totalmente el paso del fluido.
Válvula de bola Válvula troncocónica

31. Medición de presión
Por tubos manométricos
EstáticaImpactoCinética PPP 
•Medida de presión
 Manómetros de tubo: el desnivel del líquido manométrico describe la
presión del fluido en la conducción.
DISPOSITIVOS DE MEDIDA PARA EL TRANSPORTE DE FLUIDOS
    gh
S
gSh
S
gV
S
gm
S
F
P 





 


32. Medición de presión
Por tubos manométricos
EstáticaImpactoCinética PPP 
DISPOSITIVOS DE MEDIDA PARA EL TRANSPORTE DE FLUIDOS
Presión estática:
- Responsable del trabajo mecánico de expansión/ compresión del fluido.
- Se mide sobre una superficie paralela al flujo: PS= Patm+ hmρmg + lρg.
·
Presión cinética:
· - Expresa la capacidad de fluido para realizar trabajo mecánico a expensas de su energía cinética.
· - Se mide en una superficie perpendicular al flujo: PC= Pi - PS
Presión de impacto:
· - Es la suma de las anteriores.
· - Se mide en una superficie perpendicular al flujo: Pi = Patm+ h’mρmg + l’ρmg

33. •Medida de caudal
 Métodos directos: Medida del volumen que atraviesa un
dispositivo por unidad de tiempo.
DISPOSITIVOS DE MEDIDA PARA EL TRANSPORTE DE FLUIDOS
Contador de paletas: Nº vueltas del motor
Presa: Altura del líquido sobre la
presa
Medidor térmico: Variación de Tª
por la resistencia eléctrica

34. •Medida de caudal
DISPOSITIVOS DE MEDIDA PARA EL TRANSPORTE DE FLUIDOS
Métodos indirectos:
 Basados en la aplicación de la Ec. de Bernouilli.
 El caudal se determina mediante medidas del cambio de V y
P que experimenta un fluido al atravesar un accidente en la
conducción:
QV = Vreal · S = C · Vteórica · S
[C  Coeficiente de descarga]
 Requieren calibración: Estimación del parámetro empírico C
(Coeficiente de descarga).

35. Diafragmas, boquillas y
venturímetros
 Provocan un
estrechamiento de la
conducción.
 ΔP se mide mediante un
manómetro en U.
 Aplicando la Ec. De
Bernouilli entre los puntos 
y  :
Medida de caudal: Métodos indirectos
WF)
PP
()zz(g)VV(
2
1 10
10
2
1
2
0 

 
2
2211v
012
1
2
0
D
4
S
SVSVQ
)PP(2
VV







])DD(1[
)PP(2
VV
4
10
01
0real





])DD(1[
g)(h2
C
])DD(1[
)PP(2
CVCV
4
10
mm
4
10
21
teorreal










g)(hPPP mm21  

36. 1,2 y 3: Diafragmas 4: Boquilla Venturímetro
])DD(1[
g)(h2
CVCV
4
10
mm
teorreal





Medida
experimental
de C
(Calibrado)
Diafragma
Boquilla
Venturímetro

37. Tubos de Pitot
 Utiliza tubos concéntricos
unidos a los tubos
manométricos para medir la
presión cinética.
 Miden velocidades
puntuales en vez de
velocidades medias.
 La integración de las
velocidades medidas en la
dirección radial permite
obtener el caudal total.Aplicando la Ec. De Bernouilli:

 g)(h2
CV mm
local


Medida de caudal: Métodos indirectos

38. OLEODUCTO