Cuestionario previo 8 y 9

1. ¿Qué es un fluido? ¿Cuántos tipos existen?

Se le denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre
cuyas partículas solo hay una fuerza de atracción débil. La propiedad definitoria es que
los fluidos pueden cambiar de forma sin que aparezcan en su seno fuerzas restitutivas
tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual constituye la principal diferencia con un
sólido deformable, donde sí hay fuerzas restitutivas).
En reposo: Son aquellos que tienen a ser líquidos, viscosos y densos.
Fluidos reales: Poseen viscosidad. por regla general, todos los fluidos son fluidos reales.
Newtonianos: En el caso de los fluidos newtonianos, la viscosidad no varía
independientemente de la fuerza que se le aplique a este. Esta propiedad disminuye al
aumentar la temperatura del fluido.
No newtonianos: En este tipo de fluidos la viscosidad varía con la aplicación de la fuerza,
pudiendo comportarse como sólidos incluso si se les aplica una fuerza constante.
Comprensibles: Son gases, quienes poseen una gran capacidad de compresión.
Incompresibles: Son los fluidos que son científicamente imposibles de comprimir.
2. ¿Qué es un canal abierto y que es un canal cerrado?
Un canal abierto es un conducto en el cual el agua fluye con una superficie libre,
dependiendo de su origen, un canal puede ser natural o artificial.
Es básicamente un segmento de tubería con una sección convergente de entrada, una
garganta, y una sección divergente de salida. La velocidad del agua aumenta en la
sección reducida de la tubería, con una disminución de la presión estática.
3. ¿Qué es el número de Reynolds?
Es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y
fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido. Su valor indica si el
flujo sigue un modelo laminar o turbulento.
El número de Reynolds se define como la relación entre las fuerzas inerciales (o
convectivas, dependiendo del autor) y las fuerzas viscosas presentes en un fluido. Este
relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una
expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos.
Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casos relacionado con el
hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o
turbulento (número de Reynolds grande).

4. ¿Para qué se utiliza el número de Reynolds?

Utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para
caracterizar el movimiento de un fluido. Su valor indica si el flujo sigue un modelo laminar
o turbulento.
5. ¿Qué relación existe entre las pérdidas primarias y pérdidas secundarias con
número de Reynolds?
Pérdidas primarias: Se producen cuando el fluido se pone en contacto con la superficie
de la tubería. Esto provoca que se rocen unas capas con otras (flujo laminado) o de
partículas de fluidos entre sí (flujo turbulento). Estas pérdidas se realizan solo en tramos
de tuberías horizontal y de diámetro constante. Pérdidas secundarias: Se producen en
transiciones de la tubería (estrechamiento o expansión) y en toda clase de accesorios
(válvulas, codos). En el cálculo de las pérdidas de carga en tuberías son importantes dos
factores: Que la tubería sea lisa o rugosa.
6. ¿El número de Reynolds puede variar con la temperatura?
El número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de energía causada por
efectos viscosos.
La viscosidad de los fluidos se mide a través del coeficiente de viscosidad, un parámetro
que depende de la temperatura. Como la viscosidad se origina por la interacción
intermolecular, esta propiedad se ve afectada por el calor, dado que el calor es el
resultado de la energía cinética de las moléculas en un fluido.
7. ¿Cuándo es de utilidad un flujo laminar y cuando un flujo turbulento?
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.
Se llama flujo turbulento al movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en el que
las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se
encuentran formando remolinos aperiódicos lo que ocurre en una gran cantidad de
configuraciones como ser canales, tuberías, reactores sean bioquímicos, físicos o nuclear.
8. ¿Qué es una superficie libre?
Una superficie libre es la superficie de un fluido que está sujeto a una tensión de corte
paralela cero, 1como el límite entre dos fluidos homogéneos, por ejemplo, agua líquida y
el aire en la atmósfera de la Tierra. A diferencia de los líquidos, los gases no pueden
formar una superficie libre por sí mismos. Los sólidos fluidizados / licuados, que incluyen
lodos, materiales granulares y polvos pueden formar una superficie libre.
9. ¿Qué es la viscosidad?
La viscosidad es una propiedad física característica de todos los fluidos, la cual emerge
de las colisiones entre las partículas del fluido que se mueven a diferentes velocidades,
provocando una resistencia a su movimiento según la Teoría cinética. Cuando un fluido se
mueve forzado por un tubo liso, las partículas que componen el fluido se mueven más
rápido cerca del eje longitudinal del tubo, y más lentas cerca de las paredes. Por lo tanto,
es necesario que existan unas tensiones cortantes para sobrepasar la resistencia debida
a la fricción entre las capas del líquido y la condición de no deslizamiento en el borde de
la superficie, y que el fluido se siga moviendo por el tubo de rugosidad mínima. En caso
contrario, no existiría el movimiento.
10. ¿Cómo varia la viscosidad con la temperatura?
La viscosidad disminuye con la temperatura, esto se debe a que conforme aumenta la
temperatura, las fuerzas viscosas son superadas por la energía cinética, provocando que
la viscosidad disminuya.
11. Explique la diferencia entre la viscosidad cinemática y la dinámica
La viscosidad se puede clasificar en dos tipos: La viscosidad dinámica (μ) y la viscosidad
cinemática (v). La viscosidad dinámica (también conocida como la viscosidad absoluta)
hace referencia a la resistencia interna del fluido a dejarse cortar (o a que las moléculas
se deslicen entre si). La viscosidad cinemática está relacionada con la densidad del fluido.
Es decir, hace referencia a la oposición del fluido a dejarse cortar por la fuerza de la
gravedad, lo que se obtiene con el cociente entre la viscosidad absoluta y la densidad del
líquido... es decir, entre más denso el líquido, tiene menor viscosidad cinemática.
12. ¿Qué es un fluido newtoniano?
Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante. Los
fluidos newtonianos son uno de los tipos de fluidos más sencillos de describir. La curva
que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es
lineal.
13. ¿Qué es un fluido no newtoniano?
Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad varía con la temperatura y la
tensión cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido no newtoniano no tiene un
valor de viscosidad definido y constante
14. Explique el procedimiento para medir la viscosidad de acuerdo a la norma
ANSI.
Un viscómetro (denominado también viscosímetro) es un instrumento empleado para
medir la viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un fluido.
15. Investigar para que me sirve el número de Nusselt, en donde se usa y cuál
es su modelo matemático.
El número de Nusselt (Nu) es un número adimensional que mide el aumento de la
transmisión de calor desde una superficie por la que un fluido discurre (transferencia de
calor por convección) comparada con la transferencia de calor si ésta ocurriera solamente
por conducción.
Es útil para determinar el coeficiente de transferencia de calor del fluido.
Ayuda a identificar los factores que proporcionan resistencia a la transferencia de calor y
ayuda a mejorar los factores que pueden mejorar el proceso de transferencia de calor.
16. Existe una relación entre número de Nussselt y el número de Reynols.
Investigar cinco fórmulas diferentes de número de Nusselt donde involucra el
número de Reynolds. Describa cada una de las variables de estas formulas
y explique donde se aplican.
Se define flujo interno laminar aquel que discurre en el interior de conductos y con
números de Reynolds suficientemente bajos para no ser considerados ni turbulentos ni de
transición. Por ejemplo, un flujo en el interior de una tubería con un número de Reynolds
inferior a 2300.
Investigar cinco fórmulas diferentes de número de Nusselt donde involucra el número de
Reynolds. Describa cada una de las variables de estas fórmulas y explique donde se
aplican.
17. Investigar para que me sirve el número de Prandtl, en donde se usa y cuál
es su modelo matemático.
El número de Prandtl (Pr) es un número adimensional proporcional al cociente entre la
velocidad de difusión de la cantidad de momento (viscosidad) y la difusividad térmica.
18. Investigar para que me sirve el número de Dean, en donde se usa y cuál es
su modelo matemático.
El número de Dean es un criterio para determinar si la desviación del flujo de fluido crea
remolinos en canales curvos. De acuerdo con la investigación de Dean, no se forman
remolinos secundarios en un espacio curvo con un perfil completamente desarrollado de
la entrada para De < 54, el flujo es estable en esta área.
19. Investigar para que me sirve el número de Ekman, en donde se usa y cuál
es su modelo matemático.
El número de Ekman (Ek) es un número adimensional utilizado en la descripción de
fenómenos geofísicos en los océanos y en la atmósfera. Caracteriza la relación entre
fuerzas viscosas y las fuerzas de Coriolis debidas a la rotación planetaria.
20. Investigar para que me sirve el número de Froude para canales abiertos en
donde se usa y cuál es su modelo matemático.
En mecánica de fluidos, el número de Froude es un número adimensional que relaciona el
efecto de las fuerzas de inercia y las fuerzas de gravedad que actúan sobre un fluido.
21. Investigar para que me sirve el número de Galilei, en donde se usa y cuál es
su modelo matemático.
En mecánica de fluidos el número de Galilei (Ga) es un número adimensional llamado así
en honor al científico italiano Galileo Galilei (1564-1642). Este número es proporcional al
cociente entre las fuerzas gravitatorias y las fuerzas viscosas.
22. Investigar para que me sirve el número de Graetz, en donde se usa y cuál es
su modelo matemático.
En mecánica de fluidos, el Número de Graetz (Gz) es un número adimensional que
caracteriza el flujo laminar en un conducto.
23. Investigar para que me sirve el número de Grashof, en donde se usa y cuál
es su modelo matemático.
El número de Grashof (Gr) es un número adimensional en mecánica de fluidos que es
proporcional al cociente entre las fuerzas de flotación y las fuerzas viscosas que actúan
en un fluido.
24. Investigar para que me sirve el número de Hagen, en donde se usa y cuál es
su modelo matemático.
El número de Hagen (Hg) es un número adimensional utilizado los cálculos de convección
forzada.
25. Investigar para que me sirve el número de Laplace (o Suratman), en donde
se usa y cuál es su modelo matemático.
El número de Laplace (La), también conocido como Número de Suratman (Su), es un
número adimensional utilizado en la caracterización de la mecánica de fluidos de
superficies libres. Representa el cociente entre la tensión superficial y el transporte de
momento (especialmente la disipación) dentro de un fluido.