Definición y Propiedades de las Unidades de Medida

Metro: es la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante el intervalo de tiempo de 1/299 792 458 de un segundo. La definición del metro, basado en el prototipo internacional de platino-iridio, en uso desde 1889, fue reemplazada por una definición basada en la longitud de onda de una radiación de Kripton-86, debido a la necesidad de mayor precisión.

Kilogramo: el kilogramo es la masa del prototipo internacional de platino-iridio. Esta definición no ha sufrido cambios, salvo que se sustituyó la palabra peso por la palabra masa, con el fin de evitar la ambigüedad del término anterior.

Segundo: un segundo es la duración de 919 263 170 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del átomo de cesio-133 no perturbado. Originalmente, el segundo había sido definido como 1/86 400 parte del día solar medio, lo que fue desechado en 1960 al darse cuenta los astrónomos de las irregularidades en la rotación de la Tierra. En 1969, cambió la definición, basándola en la duración del año tropical, pero luego fue reemplazada por la actual, que ofrece mayor precisión y capacidad de ser reproducida.

Ampere: un Ampere es la corriente constante que produce una fuerza igual a 2×10^-7 Newton por cada metro de longitud, entre dos conductores rectos, de longitud infinita y sección circular despreciable, separados por 1 metro, en el vacío.

Kelvin: un Kelvin es la 1/273,16 parte de la temperatura termodinámica (T) del punto triple del agua. Se estableció el nombre Kelvin (símbolo K) en lugar de la expresión grados Kelvin (símbolo ºK). En dicha reunión se estableció, además, el uso de la temperatura Celsius (t) definida por la expresión: t = T – T₀; donde T₀ = 273,15 K por definición. Para expresar la temperatura Celsius, debe usarse la expresión grados Celsius. Una diferencia o un intervalo de temperatura puede expresarse en grados Celsius o en Kelvin indistintamente.

Mol: un mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas partículas elementales como átomos existen en 0,012 kilogramos de carbono 12. Cuando se usa el mol, deben especificarse las partículas elementales, que pueden ser: átomos, moléculas, iones, electrones, otras partículas o grupos específicos de tales partículas.

Candela: una candela es la intensidad luminosa, en una dirección determinada, de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 540×10¹² Hz, y que tiene una intensidad radiante en esa dirección de 1/683 Watt/steradian.

Unidades Derivadas

Las unidades derivadas, como su nombre indica, resultan de la combinación algebraica de las unidades básicas. Los nombres y símbolos de algunas de estas unidades pueden ser reemplazados por la 11ª CGPM en 1960, que estableció una tercera clase de unidades, denominadas unidades suplementarias, conteniendo las unidades SI para ángulos planos (radian) y ángulos sólidos (steradian). Sin embargo, en la 20ª CGPM (1995) se eliminó esta separación, considerándose a estas como pertenecientes a la clase de unidades derivadas.

Bombas Hidráulicas

Conceptos Básicos – Propiedades de los Fluidos

Ámbito de la Mecánica de Fluidos:

• Existen dos tipos de fluidos: gases y líquidos, siendo el aire y el agua los más comunes.
• En muchos aspectos de nuestra vida diaria está presente la mecánica de fluidos, como en el flujo de tuberías y canales, los movimientos del aire y de la sangre en el cuerpo, el movimiento de proyectiles, los chorros, las ondas de choque, etc.

Ramas de la Mecánica de Fluidos

• Estática de Fluidos: es el estudio de la mecánica de fluidos en reposo, es decir, trata a los fluidos en el estado de equilibrio sin esfuerzo cortante.
• Dinámica de Fluidos: es el estudio de la mecánica de fluidos que trata de las relaciones entre velocidades y aceleraciones y las fuerzas ejercidas por o sobre fluidos en movimiento.
• Cinemática: es el estudio de la mecánica de fluidos que trata de las velocidades y las líneas de corriente sin considerar fuerzas y energías.

Definición

Un fluido puede definirse como una sustancia que no resiste, de manera permanente, la deformación causada por una fuerza, por tanto, cambia de forma.

Comportamiento de los Fluidos

El comportamiento de los fluidos es importante para los procesos de ingeniería en general y constituye uno de los fundamentos para el estudio de las operaciones industriales. El conocimiento de los fluidos es esencial, no solamente para tratar con exactitud los problemas de movimiento de fluidos a través de tuberías, bombas, etc.; sino también para el estudio de flujo de calor y muchas operaciones de separación que dependen de la difusión y la transferencia de materia.

Reología

La reología es la ciencia del flujo que estudia la deformación de un cuerpo sometido a esfuerzos externos. Su estudio es esencial en muchas industrias, incluyendo las de plásticos, pinturas, alimentación, tintas de impresión, detergentes o aceites lubricantes, por ejemplo.

Compresibilidad de los Fluidos

Hidroestática

Incompresibles: si se ve poco afectado por los cambios de presión. Su densidad es constante para los cálculos. La mayoría de los líquidos son incompresibles. Los gases también pueden ser considerados incompresibles cuando la variación de la presión es pequeña en comparación con la presión absoluta.

Aeroestática

Compresibles: cuando la densidad de un fluido no puede considerarse constante para los cálculos bajo condiciones estáticas, como en un gas. La mayoría de los gases se consideran como fluidos compresibles en algunos casos donde los cambios de T y P son grandes.

Viscosidad

• Fluido Ideal: un fluido ideal se puede definir como un fluido en el que no existe fricción, es no viscoso, es decir, su viscosidad es cero. Por tanto, las fuerzas internas en cualquier sección dentro del mismo son siempre normales a la sección, incluso si hay movimiento. Aunque no existe tal fluido en la práctica, muchos fluidos se aproximan al flujo sin fricción a una distancia razonable de los contornos sólidos, por lo que sus comportamientos muchas veces se pueden analizar suponiendo las propiedades de un fluido ideal.
• Fluido Real: un fluido real, líquido o gas, genera fuerzas tangenciales o cortantes siempre que se produzca movimiento relativo a un cuerpo, dando lugar a la fricción en el fluido, ya que estas fuerzas oponen el movimiento de una partícula respecto a otra. Estas fuerzas de fricción dan lugar a una propiedad del fluido denominada viscosidad.

Definición

• La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a la deformación cortante o angular. Las fuerzas de fricción en un fluido en movimiento son el resultado de la cohesión y del intercambio de la cantidad de movimiento entre moléculas.
• Al aumentar T → la viscosidad de todo líquido disminuye, la viscosidad de todo gas aumenta.

Esfuerzo Cortante

Esfuerzo Cortante: es la componente de la fuerza tangente a una superficie, es el valor límite de la fuerza por unidad de área a medida que el área se reduce a un punto. τ = F/A

Tensión Superficial

Definición

Es la fuerza de tensión requerida para formar una película en la interfase entre un líquido y un gas, o dos líquidos no miscibles, debida a la atracción de las moléculas del líquido por debajo de la superficie. La acción de la tensión superficial es incrementar la presión dentro de una pequeña gota de líquido.

Tipos de Presión

• a) Presión Atmosférica: es la presión ejercida por el aire en cualquier punto de la atmósfera (1 atm).
• b) Presión Manométrica: es aquella presión que se mide a través de un manómetro en circuitos o sistemas cerrados. Es decir, no se considera la presión atmosférica; estas pueden ser positivas o negativas (vacío).
• c) Presión Absoluta: es la diferencia que hay entre la presión atmosférica y manométrica.

Presión en un Fluido en Reposo

Según Pascal, la presión en un punto de un fluido en reposo es la misma en todas las direcciones, es decir, que la presión solo depende de la altura a la cual se encuentre un cuerpo. Es distinto para un gas, la presión es la misma en todo el recipiente que la contiene, no varía con la altura.

Principio de Pascal

Una variación en la presión aplicada a un líquido encerrado se transmite por igual a cada punto del líquido y a las paredes del recipiente que lo contiene.