Clasificación Clasificación de los Fluid os. La clasificación de un fluido depende de sus características físicas, es decir, se encuentra que los fluidos se pueden clasif icar de acuerdo al estado de la materia, por el perfil de velocidad que puedan presentar, si es régimen estático o dinámico, etc. A continuación se presenta una tabla con la clasificación detallada de los tipos de fluidos presentes en la vida cotidiana y los más usados en ingeniería:
1) De acuerdo al estado de la materia:
Se clasifican en:
Gases
Se denomina gas al estado de agregación de la materia materia en el cual, bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, sus moléculas intereaccionan solo débilmente débilmente entre sí, sin formar enlaces moleculares, adoptando adoptando la forma y el volumen del recipiente que las contiene y tendiendo a separarse, esto es, expandirse, todo lo posible por su alta energía cinética. Los gases gases son fluidos altamentecompresibles, que experimentan experimentan grandes cambios de densidadcon la presión y la temperatura.
Liquidos
El líquido es un estado de agregación de la materia en forma altamente incompresible(lo que significa que su volumen es, muy aproximadamente, constante constante en un rango grande de presión).Lasmoléculas de los líquidos no están tan próximas próximas como las de los sólidos, pero están menos separadas separadas que las de los gases. Los líquidos presentan tensión superficial y capilaridad, generalmente se dilatan cuando se incrementa su temperatura y pierden volumen cuando se enfrían, aunque sometidos a compresión su volumen es muy poco variable a diferencia de lo que sucede con otros fluidos como los gases.
2) De acuerdo a su viscosidad y a su esfuerzo cortante:
Se clasifican en:
Newtonianos
Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua. se rige por la ey de Newton del esfuerzo cortante:
= −
No Newtonianos
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. Como la viscosidad no es suficiente para definir a estos tipos de fluidos, es necesario clasificarlos de acuerdo a sus propiedades reologicas.
3) De acuerdo a su velocidad de flujo regido por el Número de Reynolds:
Se clasifican en :
> 4000)
Turbulento( Laminar (
< 2000)
2000 < < 4000)
Transición (
Se caracteriza porque el movimiento de las partículas del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresión de que se tratara de laminas o capas mas o menos paralelas entre si, las cuales se deslizan suavemente unas sobre otras, sin que exista mezcla macroscópica o intercambio transversal entre ellas.
Aqui no se sabe con exactitud que tipo de fluido predomina mas, ya que se comporta como fluido laminar y t urbulento, es decir, se encuentran las placas laminares en conjunto con pequeñas irregularidades o torbellinos en el mismo, por eso recibe el nombre de transicion
Este tipo de fluido es el mas usado en ingenieria. En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido, ocasionando la transferencia de cant idad de movimiento de una porción de fluido a otra, de modo similar a la transferencia de cantidad de movimiento molecular pero a una escala mayor.
4) Debido a sus cambios de densidad con respecto al tiempo:
se clasifican en
COMPRESIBLES
INCOMPRESIBLES
E s a que l en l os c ua le s l os c ambi os de de ns idad de un punto a otro no son despreciables, por fuerzas externas o variables termodinamicas, la densidad varia de acuerdo con las condicionesdel sistema,es decir:
Es aquel en los cuales los cambi os de densidad de un punto a otro son despreciables, mientras se examinanpuntos dentro del campo de flujo, es decir, cumplen con la siguienteecuacion:
≠0
= 0
Lo anterior no exige que la densidad sea constante en todos los puntos. Si la densidad es constante, obviamente el flujo es incompresible, pero seria una condiciónmas restrictiva.
5) Por la variación de velocidad con respecto al tiempo
Se clasifican en
permanente(estacionario)
se caracteriza porque las condiciones de velocidad de escurrimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo, o sea que permanecen constantes o bien, si las variaciones en ellas son tan pequeñas con respecto a los valores medios. Así mismo en cualquier punto de un flujo permanente, no existen cambios en la densidad,presióno temperaturacon el tiempo, es decir:
=
donde N es la densidad, presion,temperatura,etc. en formaintegral:
=
no permanente(no estacionario)
En este tipo de flujo en general las propiedades de un fluido y las características mecánicas del mismo serán diferentes de un puntoa otro dentro de su campo, además si las características en un punto determinado varían de un instante a otro se dice que es un flujo no permanente,es decir:
≠
6) Por magnitud y dirección de la velocidad de fluido
Este tipo de flujos son poco comunes y ocurren cuando el vector velocidad en todos los puntos del escurrimiento es idéntico tanto en magnitud como en dirección para un instante dado o expresado matemáticamente:
Uniforme
=
Se clasifican en
No uniforme
Es el caso contrario al flujo uniforme, este tipo de flujo se encuentra cerca de fronteras sólidas por efecto de la viscosidad
≠ 0
7) Por efectos del vector velocidad
Rotacional
Es aquel en el cual el campo rot v adquiere en algunos de sus puntos valores distintos de cero, para cualquier instante.
Se clasifican en
Irrotacional
Al contrario que el flujo rotacional, este tipo de flujo se caracteriza porque dentro de un campo de flujo el vector rot v es igual a cero para cualquier punto e instante. En el flujo irrotacional se exceptúa la presencia de singularidades vorticosas, las cuales son causadas por los efectos de viscosidad del fluido en movimiento.
se clasifican en
unidimensional tridimensional
bidimensional
Es un flujo en elque elvector de velocidad sólo depende de una variable espacial, es decir que se desprecian los cambios de velocidad transversales a la dirección principal del escurrimiento. Dichos flujos se dan en tuberías largas y rectas o entre placas paralelas.
Es un flujo en el que el vector velocidad sólo depende de dos variables espaciales. En este tipo de flujo se supone que todas las partículas fluyen sobre planos paralelos a lo largo de trayectorias que resultan idénticas si se comparan los planos entre si, no existiendo
El vector velocidad depende de tres coordenadas espaciales, es el caso mas general en que las componentes de la velocidad en tres direcciones mutuamente perpendiculares son función de las coordenadas espaciales x, y, z, y del tiempo t.
