1.2 Propiedades físicas de un fluido

1.2. Propiedades física de un fluido

El valor de estas puede ser diferente según el fluido que estemos estudiando, pero algunas de las propiedades físicas de los fluidos son: resión, densidad, Temperatura, energía interna, entalpia, entropía, calor especifico, viscosidad, Peso y volumen específicos

1.2.1. Presión

Es la magnitud fiscal que mide como se aplicara determinada fuerza sobre un cuerpo o superficie, por esta razón la formula para calcularla es: fuerza sobre área 

p=  F/A

Densidad

Es una magnitud vectorial que relaciona la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

P = m/v

Temperatura 

Es un magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico. Tiene que ver directamente con la energía cinética de las partículas del sistema, ya sea un movimiento traslacional, rotacional o en forma de vibraciones. 

Unidades de temperatura

Las escalas de medición de la temperatura se dividen en dos tipos principalmente: relativas y abosolutas.

Relativas: Celsius, Fahrenheit, Réaumur.

Absolutas: Kelvin, Rankine (en desuso) .

Peso específico

El peso específico de una sustancia es su peso entre unidades de volumen.

Densidad relativa

Es la relación que hay entre la densidad de una sustancia y la de otra referida, por lo tanto es una magnitud adimensional (sin unidades).

Tensión superficial 

Es la magnitud de la fuerza que controla la forma de los líquidos, cuanto más fuertes son los enlaces entre las moléculas en un líquido, más grande es la tensión superficial. 

Debajo de la superficie de un líquido, la fuerza de cohesión entre las moléculas es igual en todas las direcciones. En la superficie, sin embargo, las moléculas sienten una fuerza neta de atracción que tira de ellas hacia adentro del cuerpo del líquido, por ello el líquido intenta adquirir la forma que tiene el área superficial más pequeña posible (una esfera).

Unidades 

 En el SI (sistema internacional de unidades) se mide como fuerza sobre superficie, es decir, Newton/Metro.

Presión de vapor

Las moléculas de vapor en un líquido ejercen una presión en las moléculas de la superficie, dónde éstas escapan es cuando los líquidos se evaporan; en este proceso existe un estado de equilibrio, éste consiste en que el número de las moléculas de vapor que chocan con la superficie líquida y se condensan es igual al número de las moléculas que se escapan.

 

La ebullición se produce cuando se igualan la presión de vapor y la presión por encima del líquido.

Cavitación

Es un fenómeno físico que comúnmente afecta a los dispositivos mecánicos para la impulsión de fluidos. Es muy frecuente en sistema hidráulicos donde se dan cambios bruscos de velocidad.

Se da por la formación de burbujas de vapor o gas en el seno de un líquido, causada por variaciones que éste experimenta en su presión. La cavitación es un fenómeno físico, mediante el cual un líquido, en determinadas condiciones, pasa a estado gaseoso y unos instantes después pasa de nuevo a estado líquido. 

                                                1.2.9 Viscosidad y viscoelasticidad

La viscosidad es la resistencia de un líquido a fluir. La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento. Se ha definido la viscosidad como la relación existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica. Generalmente se representa por la letra griega 𝜇 .

La medida más común en la mecánica Se conoce como viscosidad cinemática, o “centistock” abreviada cSt y se representa por V . Para calcular la viscosidad cinemática basta con dividir la viscosidad dinámica por la densidad del fluido. Cuando un laboratorio mide la viscosidad, mide esta resistencia y cruza con una tabla (manual o automática) para reportar la viscosidad cSt.

 La viscoelasticidad es un tipo de comportamiento reológico anelástico que presentan ciertos materiales que exhiben tanto propiedades viscosas como propiedades elásticas cuando se deforman. Físicamente las propiedades elásticas son el resultado de desplazar ligeramente los átomos de su posición de equilibrio a lo largo de planos cristalográficos, mientras las propiedades viscosas proceden de la difusión de átomos o moléculas en el interior del material.

1.2.10 Fluidos no newtonianos (delante-pseudoplástico,reopéctico -tixotrópico)

"No es un fluido típico. A diferencia de un fluido newtoniano, que se comporta como un líquido, un fluido no newtoniano posee las propiedades de un líquido y de un sólido. En ciertas condiciones, un fluido no newtoniano fluye como un líquido y en otras condiciones, exhibe propiedades de elasticidad, plasticidad y resistencia similares a las de un sólido. Además, a diferencia de los fluidos newtonianos, la viscosidad de muchos fluidos no newtonianos varía con la velocidad de corte.

Las cuatro clases de fluidos no newtonianos dependen de cómo la viscosidad del fluido —una medida de la capacidad de un fluido para resistir el flujo— varía en respuesta a la duración y la magnitud de la velocidad de corte aplicada. La viscosidad de:

• Los fluidos tixotrópicos se reduce con el tiempo en condiciones de esfuerzo cortante. Por ejemplo, la miel en estado sólido se vuelve líquida después de la agitación constante. 
• Los fluidos reopécticos se incrementa con el tiempo en condiciones de esfuerzo cortante. Por ejemplo, la crema se espesa después de la agitación constante. 
• Los fluidos pseudoplásticos se reduce con el incremento de la velocidad de corte; estos fluidos exhiben un comportamiento de tipo de fluidificación por esfuerzo cortante. Por ejemplo, el ketchup sale en forma de corro a alta velocidad a través del agujero del pico de una botella pero se mantiene estable cuando se sirve como porción en un plato. 
• Los fluidos dilatantes se incrementa con el incremento de la velocidad de corte; estos fluidos exhiben un comportamiento de tipo de espesamiento por esfuerzo cortante.

La mayoría de los fluidos de perforación que proporcionan mejores resultados son no newtonianos y exhiben comportamientos que son descriptos por modelos matemáticos reológicos de esfuerzo cortante, o resistencia, como una función de la velocidad de corte. En el modelo plástico de Bingham, el flujo no se inicia hasta que el esfuerzo cortante alcanza un valor mínimo, la tensión de fluencia, luego de lo cual el flujo es similar al de un fluido newtoniano porque la viscosidad es constante y no varía con la velocidad de corte.

La pseudoplasticidad, o fluidificación por esfuerzo cortante, es un comportamiento no newtoniano que es aconsejable para los fluidos de perforación. Los modelos de Herschel-Bulkley y de la ley de potencia describen el comportamiento pseudoplástico, en el que la pendiente de la curva de esfuerzo cortante versus velocidad de corte —la viscosidad— se reduce a medida que decrece la velocidad de corte.