propiedades

1. TEMA 2. MAGNITUDES FÍSICAS. DEFINICIÓN
Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
2.1. Magnitudes físicas en Fluidomecánica. Sistema Internacional
2.2. Definición y propiedades de los fluidos
2.2.1. Densidad. Peso específico
2.2.2. Viscosidad
2.2.3. Presión. Compresibilidad
2.2.4. Tensión superficial. Capilaridad
2.2.5. Presión de saturación. Cavitación
Ingeniería
FluidomecánicaBLOQUETEMÁTICO1
FUNDAMENTOSDE
MECÁNICADEFLUIDOS

2. 2.2. DEFINICIÓN DE FLUIDO
- Un fluido es un medio que toma la forma del recipiente que lo contiene
- Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se le aplica un esfuerzo
tangencial Ft por pequeño que sea
Ft
A
B B’
D
C C’
SÓLIDO
α
Ft Placa móvil
Placa fija
A
B B’ B’’ B’’’
α β
FLUIDO
Hay sustancias plásticas (asfalto, vidrio fundido):
Ft ≥ Fti : hay deformación continua
Ft< Fti: no hay deformación continua
No son fluidos

3. 2.2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
- Propiedades de un fluido son aquellas magnitudes físicas cuyos valores definen el estado en
que se encuentra
• Tienen distinto valor para fluidos diferentes
• Pueden variar para un fluido determinado cuando varía el valor de alguna otra propiedad
•Son: densidad, peso específico, viscosidad, compresibilidad, tensión superficial, presión de
saturación, etc.
Temperatura
(ºC)
Densidad
(kg/m3
)
Módulo
elasticidad (·10-9
)
(N/m2
)
Viscosidad
cinemática (·106
)
(m2
/s)
Tensión
superficial
(N/m)
Presión
vapor
(kPa)
0 999,8 1,98 1,785 0,0756 0,61
5 1000,0 2,05 1,519 0,0749 0,87
10 999,7 2,10 1,306 0,0742 1,23
15 999,1 2,15 1,140 0,0735 1,70
20 998,2 2,17 1,003 0,0728 2,34
25 997,0 2,22 0,893 0,0720 3,17
Propiedades físicas del agua a 1 bar

4. 2.2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
2.2.1. Densidad. Peso específico
- DENSIDAD
V
m
=ρ
masa
volumen
Unidad SI: kg/m3
Agua pura a presión atmosférica y a 4ºC: ρ = 103 kg/m3
- PESO ESPECÍFICO
V
Fg
=γ
volumen
peso Unidad SI: N/m3
Unidad ST: kgf/m3
Agua pura a presión atmosférica y a 4ºC: γ = 9,81· 103 N/m3
= 103 kgf/m3
g
V
gm
ρ===γ
V
Fg
Aceleración de la gravedad
- DENSIDAD RELATIVA O PESO ESPECÍFICO RELATIVO
gρ=γ un fluido
fluido comparación
Número adimensional
Agua pura a presión atmosférica y a 4ºC: d = 1
gcc ρ=γ
d
cc
=
ρ
ρ
=
γ
γ

5. • Resistencia que un fluido opone a su deformación
• Ley de Newton de la viscosidad
dy
dU
μ=τ
resistencia
viscosidad dinámica
gradiente de velocidad
Unidad SI: N s/m2 ó Pa·s ó Poiseuille
Unidad c.g.s.: poise
1 Pa·s = 10 poises
viscosidad cinemática:
ρ
μ
=ν
Unidad SI: m2/s (Miriastoke)
Unidad c.g.s.: Stoke (1 Stoke = 1 cm2/s)
1 m2/s = 104 Stokes
Grados Engler (ºE) y números SAE
• Causas que originan la viscosidad:
En líquidos: cohesión molecular
En gases: intercambio de cantidad de movimiento
Líquidos: la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura
Gases: la viscosidad aumenta al aumentar la temperatura
2.2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
2.2.2. Viscosidad

6. • Variación de volumen por unidad de volumen (ΔV/V), dividida por el incremento de
presión (Δp) que la originó
• Coeficiente de compresibilidad k:
p
V
V
1
k
Δ
Δ
−=
Signo -: a un aumento de presión le
corresponde una disminución de
volumen
• Módulo de elasticidad volumétrico K:
V
p
V
k
1
K
Δ
Δ
−== Unidades: iguales que las de presión
p+Δp
líquido
V
Δp
ΔV
2
1
V
p
p (bar) 0 ºC 20 ºC 50 ºC 90 ºC
1 2,04 2,20 2,30 2,16
100 2,10 2,27 2,36 2,24
300 2,22 2,40 2,50 2,35
1000 2,64 2,81 2,94 2,83
Valores de K (·10-9) para el agua en N/m2
• Los líquidos tienen una compresibilidad muy reducida
2.2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
2.2.3. Compresibilidad

7. • Las moléculas a lo largo de la superficie libre del líquido están sometidas a una fuerza neta hacia
el interior.
• Consecuencia física de esta fuerza no equilibrada a lo largo de la superficie: creación de una ‘piel’
o ‘membrana’ hipotética.
• Tensión superficial σ (sigma): intensidad de la atracción molecular por unidad de longitud.
Unidades en SI: N/m
• Es la razón de la ascensión o bajada de líquidos por tubos de diámetro muy pequeño (capilaridad)
• Suele despreciarse en las aplicaciones de Ingeniería Fluidomecánica
F
Líquido Tensión superficial (N/m)
Agua 0,073
Alcohol 0,0225
Benceno 0,029
Petróleo 0,025
Glicerina 0,065
Mercurio 0,490
Límite de separación con el aire
2.2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
2.2.4. Tensión superficial

8. • El valor de la presión de vapor depende de la temperatura
• Cuanto menor sea la presión a la que está sometido un líquido, menor será la temperatura a la
que se produce su ebullición
Presión atmosférica (1 atm=1,013 bar) 100 ºC
Presión de 0,01 bar 7 ºC
Agua
2.2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
2.2.5. Presión de saturación o de vapor. Cavitación
Vacio
Líquido
(a) Se crea una presión como resultado del vapor que se
forma debido a las moléculas de líquido que se escapan
(b) Cuando nº de moléculas que abandonan la superficie
= nº de moléculas que entran en la superficie se alcanza
la condición de equilibrio
(c) Condición de equilibrio:
- Se dice que el vapor está saturado
- Y que la presión ejercida por el vapor sobre la
superficie del líquido se denomina presión de vapor

9. Presión ≤ Presión de vapor Presión > Presión de vapor
• Cavitación:
Las burbujas de vapor se rompen con la intensidad suficiente para provocar
importantes daños estructurales
Instalaciones propensas: turbinas y bombas hidráulicas, válvulas, hélices marinas,
conducciones de agua con riesgo de bajas presiones
2.2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
2.2.5. Presión de saturación o de vapor. Cavitación

10. • Cavitación:
2.2. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
2.2.5. Presión de saturación o de vapor. Cavitación
Hélice de un barco Interior de una conducción de fluidos

11. UHU
Dra. Inmaculada Pulido Calvo
Área Mecánica de Fluidos
Dpto. Ciencias Agroforestales
Escuela Politécnica Superior