La Hidráulica

 

La hidráulica

La hidráulica es una rama de la  la  mecánica de fluidos  fluidos y ampliamente presente en la  ingeniería la ingeniería  que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de loslíquidos los líquidos.. Todo esto depende de las  las fuerzas fuerzas  que se interponen con la  la masa masa  y a las condiciones a que esté sometido el fluido, relacionadas con la  la  viscosidad viscosidad  de este.

La hidráulica es la parte de la física que estudia la mecánica de los fluidos; su estudio es importante ya que nos posibilita analizar an alizar las leyes que rigen el movimiento de los liquidos y las técnicas para el mejor aprovechamiento de las aguas. También, mediante el cálculo matemático, el diseño de modelos que a pequeña escala y la experimentación con ellos, es posible determinar las características de construcción que deben de tener presas, puertos, canales, tuberías y maquinas hidráulicas como el gato y la prensa. Se divide en dos partes, como ya señalamos, la Hidrostática tiene por objetivo estudiar los líquidos en rep

oso, se fundamenta en leyes y principios como el de Arquímedes, Pascal y la paradoja hidrostática de Stevin, mismos que contribuyen a cuantificar las presiones ejercidas por los fluidos y al estudio de sus características generales. La Hidrodinámica estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. Para ello ell o considera, entre otras cosas: la velocidad, la presión, el flujo y el gasto liquido.  liquido. 

 

 

CARACTERISTICAS DE LOS LIQUIDOS: VISCOSIDAD, TENSION SUPERFICIAL, COHESION, ADHERENCIA Y CAPILARIDAD.  Viscosidad. Esta propiedad se origina por el rozamiento de unas partículas con otras cuando un líquido fluye. Por tal motivo, la viscosidad vis cosidad se puede definir como una medida de la resistencia que opone un liquido al fluir. Cohesión Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia, Por la fuerza de cohesión. Si dos gotas de agua se juntan forman una sola; lo mismo sucede con dos gotas de mercurio.  Adherencia. La adherencia es la fuerza de atracción que se mantifiesta entre las moléculas de dos sustancias diferentes en contacto, comúnmente las sustancias liquidas se adhieren a los cuerpos sólidos. Capilaridad. La capilaridad se presenta cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida, especialmente si son tubos muy delgados (casi del diámetro de un cabello)

 

llamados capilares. DENSIDAD Y PESO ESPECIFICO La densidad p de una sustancia, también llamada masa especifíca, es una propiedad característica o intensiva de la materia y expresa la masa contenida de dicha sustancia en la unidad de volumen. Su valor se determina dividiendo la masa de la sustancia entre el volumen que ocupa.  ocupa.  Pe = P/V  P/V  PRESION, PRESION HIDROSTATICA, PRESION ATMOSFERICA, PRESION MANOMETRICA Y PRESION ABSOLUTA Presión La presión inica la relación entre una fuerza aplicada y el área sobre la cual actúa. En cualquier caso en que exista presión, una fuerza actuará en forma perpendicular sobre una superficie . Matemáticamente la presión se expresa por:  por:  P=F/A   P=F/A Donde P = Presión en N/m2 = Pascal F = Valor de la fuerza perpendicular a la superficie en newtons (N) A = Area o superficie sobre la que actúa la fuerza en metros cuadrados  cuadrados  Presión hidrostática y paradoja hidrostática de Stevin La presión que ejercen los líquidos es perpendicular a las paredes del recipiente que los contiene. Dicha presión actúa en todas direcciones y solo es nula en la superficie libre del líquido. A esta presión se le llama hidrostática Presión Atmosférica. La tierra está rodeada por una capa de aire llamada atmosfera. El aire, que es una mezcla de 20% de oxígeno, 79% de nitrógeno y 1% de gases raros, debido a su peso ejerce una presión sobre todos los cuerpos que están en contacto con él, la cual es llamada presión atmosférica. Presión manométrica y presión absoluta Un líquido contenido en un recipiente abierto, además de la presión originada por su peso soporta la presión atmosférica, la cual se transmite uniformemente por todo el volumen del líquido. Principio de Arquímedes.  Arquímedes.  Cuando un cuerpo se sumerge en un liquido (recuerda que los líquidos y los gases son fluidos), se observa que dicho fluido ejerce una presión vertical ascendente sobre él. Lo anterior se comprueba al introducir una pelota en agua, la pelota es empujada hacia arriba, por ello, se debe ejercer una fuerza hacia abajo si se desea mantenerlo sumergida. De igual forma, hemos notado que al introducirnos en una alberca sentimos una aparente pérdida de peso debido al empuje recibido por el

 

agua.Principio de Arquímedes.- Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado.  desalojado.  E=PeV

 

  HIDRODINAMICA La hidrodinámica es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento.

 

 Aplicación de la hidrodinámica. Las aplicaciones de la hidrodinámica en el diseño de canales, puertos, presas, cascos de barcos, hélices, turbinas y conductos en general. Con el objetivo de facilitar el estudio de los líquidos en movimiento, en general se hacen las siguientes suposiciones. 1. Los líquidos son incomprensibles por completo. 2. Se considera despreciable la viscosidad, es decir se supone que los líquidos son ideales y por ello no presentan resistencia al flujo, lo cual posibilita despreciar las perdidas de energía mecánica producidas por su viscosidad pues, como sabemos durante el movimiento esta genera fuerzas tangenciales entre las diferentes capas de un liquido. 3. El flujo de los líquidos se supone estacionario o de régimen estable. Esto sucede cuando la velocidad de toda partida de un liquido es igual al pasar por el mismo punto . Gasto de un líquido. Cuando un liquido fluye a través de una tubería. Es muy común hablar de su gasto, que por definición es. La relación existente entre el volumen del líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarda en fluir. fluir.   G=V/t   G=V/t

 

 

Teorema de Bernoulli y sus aplicaciones   Teorema de Bernoulli El físico suizo Daniel Bernoulli 1700-1782 , al estudiar el comportamiento de los líquidos, descubrió que la presión de un liquido que fluye por una tubería es baja si su velocidad es alta y, por lo contrario, es alta si su velocidad es baja. Por tanto, la ley de la conservación de la energía también se cumple cuando los líquidos se encuentran en movimiento. Con base en sus estudios, Bernoulli enuncio el siguiente teorema En un liquido ideal que cuyolleva flujosuesnombre estacionario, la suma de las energías cinética, potencial y de presión que tiene el líquido en un punto pun to es igual a la suma de esas energías en otro punto cualquiera  cualquiera  La industria ha aportado innovaciones para mejorar sus procesos. Una de las grandes mejoras fue la aplicación de la Hidráulica la Hidráulica y la Neumatica.  Neumatica.  En el enlace anterior puedes ver la definición de neumática, pero en este caso nos basaremos en la hidráulica para defininarle. La pregunta es ¿Qué es la hidráulica? La Hidraulica es la es la tecnología que emplea un líquido, bien agua o aceite (normalmente aceites especiales), como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. funcionar  mecanismos.   Básicamente consiste en hacer aumentar la presíon de este fluido (el aceite) por medio de elementos del circuito hidraulico (compresor) para utilizarla como un trabajo útil, normalmente en un elemento de salida llamado cilindro. El aumento de esta presión se puede ver y estudiar mediante el principio de Pascal.

Los cilindros solo tienen recorrido de avance y retroceso en

 

movimiento rectilíneo, es por eso que si queremos otro movimiento deberemos acoplar al cilindro un mecanismo que haga el cambio de movimiento. En un sistema hidráulico el aceite sustituye al aire comprimido que se usa en neumática. Muchas excavadoras, el camión de la basura, los coches, etc utilizan sistemas hidraúlicos para mover mecanismos que están unidos a un cilindro hidraulico movido por aceite. Al llamarse hidraúlica puede pensarse que solo usa agua, cosa que no es así, es más casi nunca se usa agua solo se usa aceite. En la teoría si se usa aceite debería llamarse Oleohidraúlica, pero no es así. En la práctica cuando hablamos de sistemas por aceite, agua o cualquier fluido líquido usamos la palabra hidraúlica.

Cilindro Hidraúlico Si comparamos un sistema neumático con uno hidráulico podemos p odemos apreciar lo siguiente: - Al funcionar con aceite, admite mucha más presión, con lo que también se puede efectuar más fuerza. Por la tanto cuando necesitemos un sistema con mucha fuerza usaremos el sistema hidraúlico y no el neumático.

- Es más facil regular la velocidad de avance o retroceso de los cilindros, incluso se puede llegar a detener el cilindro hidraúlico. - En los sistemas hidraúlicos el aceite acei te es en circuito cerrado.

 

  - Una de las cosas más importantes de la Hidraulica es autolubricante. Por supuesto el aceite que usa ya lubrica el mismo los elementos del circuito. - Para acabar diremos que estos sistemas tienen las desventajas desventajas de  de que son más sucios que los neumáticos, el aceite es infamable y explosivo, que los elementos de los circuitos son son más costosos que que los neumaticos, el aceite es más sensible a los cambios de la temperatura que el aire, y que hay que cambiar el aceite cada cierto tiempo con el consiguiente gasto añadido. Aqui podemos ver las partes básicas de un circuito hidráulico, aunque si quieres saber más te recomendamos que aprendas enNeumática Neumática (pincha en el enlace subrayado) y aprenderás neumática en so lo cambia el fluido fácilmente, pero la hidráulica es exactamente igual, solo que va por dentro de los elementos.

Dentro de la rama de la física encontramos la hidráulica, que es la ciencia que estudia el comportamiento de los fluidos en función de sus propiedades específicas. Es decir, estudia las propiedades mecánicas de los líquidos dependiendo de las fuerzas a que pueden ser sometidos. Las propiedades específicas de los fluídos son: - Carencia de forma propia; lo mismo que los gases, los líquidos adquieren la forma del recipiente que los contiene y el trabajo exigido para tal menester es muy pequeño.

 

  - Incompresibilidad; contrariamente a los gases, los líquidos son prácticamente incompresibles, por lo que una pequeña variación de volumen produce un notable salto de presión. El principio de Pascal o ley de Pascal es una de las leyes básicas de la hidráulica. Según este principio tenemos que: "La presión ejercida por un fluido incomprensible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido." La prensa hidráulica constituye una aplicación del principio de Pascal: la presión ejercida por el peso de 1 kg sobre una superficie está en condiciones, por ejemplo, de equilibrar la acción de un peso de 10 kg que  que actúa en una superficie 10 veces mayor. El trabajo realizado por los 2 émbolos permanece constante. Las primeras nociones de hidráulica se remontan a los tiempos de la construcción de los primeros acueductos romanos, siendo Arquímedes quien primero estableció las bases para un estudio sistemático del tema. Las ramas fundamentales de la hidráulica son dos: - La hidrostática, que estudia el comportamiento de los líquidos en reposo o prescindiendo del paso (transitorio) de un estado de reposo a otro, y - La hidrodinámica, que por el contrario estudia el movimiento de los líquidos y los fenómenos de rozamiento interno inherentes a su  su viscosidad.  Las leyes fundamentales de la hidrostática quedaron enunciadas en el siglo XVII por Pascal y Stevin. El principio de Pascal afirma que, «las variaciones de presión ejercidas en cualquier punto de una masa líquida se transmiten con igual intensidad en toda la masa». La fuerza que un líquido ejerce sobre una superficie está dirigida perpendicularmente a ella y su valor es igual al producto de la presión del líquido por dicha superficie.

 

Pero para entender mejor todo esto habremos de saber primero qué es la presión y también qué es la fuerza. Así, la presión es la fuerza ejercida perpendicularmente sobre un objeto. Según el Sistema Internacional de Unidades la fuerza está medida en Newtons y es la capacidad de modificar el movimiento o la forma de los materiales. Aunque es habitual que se confundan masa (medida en kilogramos) y peso, hablando con propiedad el peso se refiere a la fuerza de la gravedad (suponiendo se mide enson la Tierra), de tal ymodo de una masa deque 10 kilogramos 98 Newtons, dichoque, pesopor es ejemplo, la fuerza el conpeso la que la gravedad atrae al cuerpo hacia el suelo.  Así tenemos que: P=m*g Donde: P = Peso o fuerza vertical del cuerpo, se mide en Newton. m = Masa del cuerpo medida en kilogramos. g = constante gravitacional que en la tierra es 9,8 y se mide en kg*m/s

De este modo el peso en física no viene determinado por los kilogramos, que es la masa, sino por los Newton, que dependen de la masa y de la fuerza ejercida sobre la misma que, en el caso de la tierra, es la constante gravitacional de 9,8 kg*m/s. Bien, pues ahora sólo quedaría saber qué es la presión, y aquí es donde volvemos a encontrarnos con la fuerza, puesto que la presión es igual a la fuerza dividida por la superficie.

Presión = Fuerza / Area

 

  Seguimos por tanto con nuestro ejemplo. supongamos que tenemos la misma masa de 10 kilogramos situada sobre una superficie de 2 metros cuadrados. Para calcular la fuerza vertical de dicho cuerpo tendremos: P=m*g P = 10 * 9,8 = 98 Newton de fuerza  Ahora, sustituyendo en la fórmula de presión obtenemos: Presión = 98 / 2 = 49 Donde la respuesta está medida en pascales Pa, puesto que la presión se mide en pascales y 1 pascal = 1 Newton/(metro cuadrado) Con todo lo anterior podemos por tanto explicar porqué un émbolo de un metro cuadrado puede ser capaz de proporcionar una fuerza mayor a otro émbolo cuya superficie es también mayor, siendo el aumento de fuerza proporcional al aumento del área. Comencemos de nuevo por el principio de nuestro ejemplo. Supongamos que tenemos un cuerpo cuya masa es de un kilogramo y que está situado en una superficie de un metro cuadrado. Al colocar esta superficie sobre un líquido podremos por tanto calcular la presión que ejercería sobre él: 1º) Calculamos el peso en Newton P=m*g P = 1 * 9,8 P = 9,8 Newtons

Es decir, la gravedad ejerce una FUERZA de 9,8 Newtons sobre ese cuerpo.

 

2º) Calculamos la presión que ejerce dicho peso ubicado en una superficie de un metro cuadrado Presión = Fuerza/Área Presión = 9,8/1 Presión = 9,8 Pascales  Y ahora es cuando entra en juego la ley de Pascal que dice que: "La presión ejercida por un fluido incomprensible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido." Se trata por tanto de crear un recipiente capaz de transmitir a un área determinada, multiplicada (o no), la presión ejercida en otra área. Este principio aconseja hablar, en el caso de líquidos, de presión sobre una superficie más que de fuerza, ya que aquella es independiente del área en cuestión. En la prensa hidráulica, por ejemplo, la uniformidad de la presión en el seno del líquido hace que sea posible, en condiciones de equilibrio, obtener fuerzas distintas en 2 émbolos de distinto diámetro. El principio de la prensa hidráulica se ha aprovechado en el automóvil para obtener fácilmente fuerzas elevadas sin gran esfuerzo por parte del conductor. En los frenos, por ejemplo, el mando hidráulico permite obtener varias ventajas: - Frenado simultáneo; - Posibilidad de ampliar la fuerza de frenado; - Simplicidad de la conexión entre carrocería y ruedas. ruedas . El mismo principio es empleado en la dirección hidráulica, en la que el volante pone a presión un líquido que, a su vez, mueve mediante un  un   pistón  pistón, la barra de la dirección.

Los líquidos poseen la notable ventaja de transmitir a de distancia grandes fuerzas con sólo conectar el tubo con líquido a presión. El efecto los campos de fuerzas,

 

por ejemplo el de la gravitación, sobre los líquidos quedó definido por la ley de Stevin: - La presión sobre el fondo de un recipiente que contiene un líquido en reposo es igual al peso de una columna de líquido comprendida entre la superficie considerada y la libre; este aplica para determinar la presión de  alimentación de  desuperficie un depósito que se principio vacía porse gravedad. El principio fundamental de la hidrodinámica está constituido por el teorema de Bernoulli, que aplica a los líquidos el principio de la conservación de la energía. Dicho teorema afirma que un líquido en movimiento posee una cantidad de energía que se reparte en tres formas: energía de presión, energía de velocidad y energía de altura: la suma de las tres, es decir la energía total, permanece constante, si se prescinde de las pérdidas por rozamiento.

La velocidad de salida de un líquido de un recipiente constituye una aplicación de la ley de Bernoulli: la velocidad de salida v (despreciando el fenómeno de contracción de la vena líquida) está expresada por la relación  V=(2gh)½ y depende de la altura del líquido contenido en el recipiente. En el automóvil, la aplicación de los principios de la hidrodinámica es muy amplia. Basta pensar en los circuitos de delubricación y de  de inyección del motor que constituyen verdaderas redes hidráulicas, en cuyo diseño es necesario, teniendo en cuenta las necesidades en los puntos de utilización, dimensionar detalladamente toda la línea, incluidas las bombas de alimentación.

 

 

PRESION HIDROSTATICA

la presion hidrostatica es la fuerza por unidad de area que ejerce un liquido en repososobre las paredes del recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentresumergido, como esta presion se debe al peso del liquido, esta presion depende de ladensidad(p), la gravedad(g) y la profundidad(h) del el lugar donde medimos la  presion(P)P=p*g*hSi usas las Unidades del Sistema Internacional la Presion Presion estara en Pascales(Pa=N/m^2),la densidad en Kilogramo sobre metro cubico(Kg/m^3), la gravedad en metro sobresegundo al cuadrado (m/s^2) y la profundidad en metro (m), si te fijas(Kg/m^3)*(m/s^2)*(m)=(Kg/(s^2*m))=(N/m^2)al fijas(Kg/m^3)*(m/s^2)*(m)=(Kg/(s^2*m) )=(N/m^2)al sumergir un vaso boca b oca abajo en el agua lo sumerges con todo y el aire que contienedesde que esta afuera, puesto que el aire siempre es empujado hacia arriba por ser menosdenso que el agua, al encontrarse con las  paredes del vaso y una fuerza introduciendo elvaso, no le queda mas que mantenerse en el vaso, por lo tanto el agua no puede entrar alespacio que esta siendo ocupado por el aire.Los experimentos acerca de hidrostatica son sencillos de diseñar, una un a forma de ver comoafecta la densidad es mezclar liquidos de distintas densidades y ver cual flota sobre cual, p por or ejemplo el alcohol siempre queda sobre el aceite y el aceite siempre sobre el agua,¿podrias decir cual es mas denso?, un experimento muy interesante consiste en sumergir un gotero vacio en un frasco con agua donde tenga libertad de moverse, tapar el frasco por ejemplo con un trozo de globo u otro material flexible, al empujar hacia adentro latapadera del frasco veras como se unde mas el gotero, debido a que aumentas la presionen el frasco y  por lo tanto la compresion del aire dentro del gotero lo hace bajar, te lorecomiendo; tambien interesante es experimentar que tan grande debe ser la superficie deun ma material terial  para que flote en el agua y ademas puedas transportar objetos sobre esasuperficie, como una balsa, y observar su correspondencia con la formula antes descrita,hay much muchas as cosas interesante, estas son solo algunas.Espero haber resuelto tus dudas, experimentando se aprende mejor, cualquier duda, aquime encuentrasLa  presión en un fluido  es la la  presión presiónttermodinámica que interviene en laecuaciónconstitutiva laecuaciónconstitutivay y en la laecuación de movimientodel movimiento del fluido, en algunos casos especiales esta presión p resión coincide con la presión media o incluso con la presión hidrostática.Todas las presiones representan una medida de laenergía potencial  por unidad devolumen en un fluido. Para definir con mayor propiedad el concepto de presión en unfluido se distinguen habitualmente varias formas de medir med ir la  presión:   • 

 

La  presión media  , o promedio de las presiones según diferentes direcciones enun fluido, cuando el fluido está en reposo esta presión media coincide con la presión hidrostática.  

•  La  presión hidrostática  es la parte de la l a presión  presióndebida debida al peso de un fluido enreposo. En un fluido en reposo la única presión existente es la presiónhidrostática, en un fluido en movimiento además puede aparecer una presión 

Se describe como  como presión  presión al acto y resultado de comprimir, estrujar o apretar; apretar; a la coacción que se puede ejercer sobre un sujeto o conjunto; o la magnitud física que permite cuerpo  en una cierta unidad de expresar el poder o fuerza que se ejerce sobre un elemento o o  cuerpo superficie.

La hidrostática hidrostática,, por su parte, es la rama de la mecánica que se especializa en el equilibrio de los fluidos. fluidos. El término también se utiliza como adjetivo para referirse a lo que pertenece o está vinculado a dicha área de la mecánica. La presión hidrostática, hidrostática, por lo tanto, da cuenta de la presión o fuerza que el peso de un fluido en reposo puede llegar a provocar. provocar. Se trata de la presión que experimenta un elemento por el sólo hecho de estar sumergido en un líquido. El fluido genera presión sobre el fondo, los laterales del recipiente y sobre la superficie del objeto introducido en él. Dicha presión hidrostática, con el fluido en estado de reposo, provoca una  fuerza una fuerza  perpendicular a las paredes del envase o a la superficie del objeto. El  peso El peso  ejercido por el líquido sube a medida que se incrementa la profundidad. La presión hidrostática es directamente proporcional proporcional al valor de la gravedad, la densidad del líquido y la profundidad a la que se encuentra. La presión hidrostática (p (p) puede ser calculada a partir de la multiplicación de la gravedad (g ( g), la densidad (presión d) del líquido la profundidad (distintos h). En ecuación: p = d x g xpara h. que los jóvenes h. Este tipo de (d es muyyestudiada en los(h centros educativos puedan entenderla bien y ver cómo la misma se encuentra en su día a día. Así, por ejemplo, uno de los experimentos más utilizados por los profesores los  profesores de Ciencias para explicar aquella es la que se realiza mezclando diversos fluidos. En este caso concreto, es habitual que apuesten por introducir en un vaso o cubeta agua, aceite  y alcohol. Así, en base a las densidades de de cada uno de estos estos líquidos se consigue que el el agua quede abajo del todo, el aceite sobre ella y finalmente sobre ambos se situará el alcohol. Y es que este cuenta con una mayor densidad. Si el fluido se encuentra en movimiento, ya no ejercerá presión hidrostática, sino que pasará a hablarse de presión hidrodinámica. hidrodinámica. En este caso, estamos ante una presión termodinámica que depende de la dirección la dirección tomada a partir de un punto. En el ámbito sanitario se habla también de lo que se conoce como presión hidrostática capilar para definir a aquella que se sustenta en el bombeo del corazón y que lo que hace es empujar la sangre a través de los vasos. Frente a ella está también la presión hidrostática intersticial que, por su parte, es la que lleva a cabo el líquido intersticial, que es aquel que se encuentra alojado en el espacio que hay entre las células.

 

 Asimismo en este campo, también también está la llamada presión presión osmótica capilar capilar que es la que que desarrollan las proteínas plasmáticas, empujan el agua hacia el interior del vaso en cuestión. Y finalmente nos encontramos con la presión osmótica intersticial, que también realizan aquellas proteínas pero que se define por una concentración más baja que la anterior.

Lee todo en: Definición en: Definición de presión hidrostática - Qué es, Significado y Concepto http://definicion.d http://definicion.de/presion-hidrost e/presion-hidrostatica/#ixzz32BBiT atica/#ixzz32BBiTJHb JHb 

 

 

 

 

 

Caudal volumétrico

En  dinámica de fluidos  fluidos e hidrometría hidrometría,, el flujo volumétrico o tasa de flujo de fluidos es el En volumen de fluido que pasa por una superficie dada en un tiempo determinado. Usualmente es representado con la letraQ m  mayúscula. ayúscula.  Algunos ejemplos ejemplos de medidas de de flujo volumétrico volumétrico son: son: los metros cúbicos por segundo (m3 /s, en unidades básicas del  del Sistema Internacional) Internacional) y el pie cúbico por por segundo segundo (cu ft/s en el sistema inglés de medidas). Dada un  un área área  A  A, sobre la cual fluye un fluido a una  una  velocidad velocidad  uniforme v  con  con un ángulo desde la dirección perpendicular a A, la tasa del flujo volumétrico es:

En el caso de que el flujo sea perpendicular al área A, es decir, volumétrico es: es:1 

, la tasa del flujo

Caudal o flujo volumétrico En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que pasa por el río en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasapor un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. El caudal de un río puede calcularse a travésde la siguiente fórmula: Donde * Q Caudal ([L3T−1]; m3/s) 

* A Es el área ([L2]; m2) * Es la velocidad lineal promedio. ([LT−1]; m/s) 

Dada una sección de área A atravesada por unfluido con velocidad uniforme v, si esta velocidad forma con la perpendicular a la superficie A un ángulo θ, entonces el flujo se

calcula como En el caso particular de que el flujo sea perpendicular alárea A (por tanto θ  = 0 y cosθ = 1)

entonces el flujo vale En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo

En la física y la ingeniería, en la dinámica de fluidos particulares y hidrometría, la tasa de flujo volumétrico, es el volumen de fluido que pasa a través de una superficie dada por unidad de tiempo. La unidad SI es m3s-1. En las unidades de EE.UU. y las unidades imperiales

 

británicas, la tasa de flujo volumétrico se expresa a menudo como m3/s. Por lo general, está representado por el símbolo P. Tasa de flujo volumétrico no se debe confundir con volumétrico de flujo, tal como se define por la ley de Darcy y representado por el símbolo Q, con unidades de m3 /, que es, ms-1. La integración de un flujo sobre un área da la velocidad de flujo volumétrico.

Definición Fundamental Caudal de aire se define por el límite: Es decir, el flujo de volumen de líquido V a través de una superficie por unidad de tiempo t. Puesto que esto es sólo la derivada en el tiempo de volumen, una cantidad escalar, la tasa de flujo volumétrico es también una cantidad escalar. El cambio de volumen es la cantidad que fluye después de cruzar el límite de tiempo de una cierta duración, no simplemente la cantidad inicial de volumen en el límite menos la cantidad final en el límite, ya que el cambio en el volumen que fluye a través de la zona sería cero para constante flujo.

Definición útil Tasa de flujo volumétrico se puede definir también por: donde:  

v = campo de velocidades de los elementos de sustancias que fluyen,

 

Una sección transversal de área/superficie vector =,

La ecuación anterior es sólo cierto para planos, plano de secciones transversales. En general, incluyendo superficies curvas, la ecuación se convierte en una integral de superficie: Esta es la definición que se utiliza en la práctica. El área requerida para calcular la tasa de flujo volumétrico es real o imaginaria, plana o curva, ya sea como un área de sección transversal o una superficie. El vector área es una combinación de la magnitud de la zona a través de la cual el volumen pasa a través de, A, y un vector unitario normal a la superficie,. La relación es. La razón para el producto de punto es el siguiente. El único volumen que fluye a través de la sección transversal es la cantidad normal para la zona, es decir, paralela a la normal de la unidad. Esta cantidad es: donde? es el ángulo entre la normal de la unidad y el vector de velocidad v de los elementos de sustancias. La cantidad que pasa p asa a través de la sección transversal se reduce en el factor. As? aumenta menos volumen pasa a través. Sustancia de la que pasa tangencial a la zona,

 

que es perpendicular a la normal de la unidad, no pasa a través de la zona. Esto ocurre cuando? = P/2 y por lo que esta cantidad de la tasa de flujo volumétrico es cero: Estos resultados son equivalentes para el producto escalar entre la velocidad y la dirección normal a la zona.

Cantidades relacionadas Flujo volumétrico es realmente sólo una parte de la tasa de flujo de masa, ya que la masa se refiere al volumen a través de la densidad.

Flujo laminar

Es uno de los dos tipos principales de flujo en  fluido.. Se llama flujo laminar  o  o corriente en fluido laminar , al movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en  en  láminas láminas  paralelas sin entremezclarse y cada  cada partícula de fluido  sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. En flujos laminares el fluido mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular. Se puede presentar en las duchas eléctricas vemos que tienen lineas paralelas El flujo laminar es típico de fluidos a velocidades bajas o viscosidades altas, mientras fluidos de viscosidad baja, velocidad alta o grandes caudales suelen ser turbulentos. El E lnúmero de Reynolds  es un parámetro adimensional importante en las ecuaciones que describen en que Reynolds condiciones el flujo será laminar o turbulento. En el caso de fluido que se mueve en un tubo de sección circular, el flujo persistente será laminar por debajo de un número de Reynolds crítico de aproximadamente 2040. 2040.1 Para números de Reynolds más altos el  el flujo turbulento  turbulento puede sostenerse de forma indefinida. Sin embargo, el número de Reynolds que delimita flujo turbulento y laminar depende de la geometría del sistema y además la transición de flujo laminar a turbulento es en general sensible a ruido e imperfecciones en el sistema. sistema .2  El perfil laminar de velocidades en una tubería tiene forma de una parábola, donde la velocidad máxima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared del tubo. En este caso, la pérdida de energía es proporcional a la velocidad media, mucho menor que en el caso de  de flujo turbulen turbulento to.. 

Cuando entre dos partículas en movimi movimiento ento existe gradiente de velocidad, o sea que una se mueve más rápido que la otra, se desarrollan fuerzas de fricción que actúan tangencialmente a las mismas. 

 

Las fuerzas de fricción tratan de introducir rotación entre las partículas en movimiento, pero simultáneamente la viscosidad trata de impedir la rotación. Dependiendo del valor relativo de estas fuerzas se pueden producir diferentes estados de flujo.  Cuando el gradiente de velocidad es bajo, la fuerza de inercia es mayor que la de fricción, las partículas se desplazan pero no rotan, o lo hacen pero con muy poca energía, el resultado final es un movimiento en el cual las partículas siguen trayectorias definidas, y todas las partículas que pasan por un punto en el campo del flujo siguen la misma trayectoria. Este tipo de flujo fue identificado por O .  y se denomina “laminar ”, R eynol ds  ”, queriendo significar con ello que las partículas se desplazan en forma de capas o láminas.    Al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa la fricción entre partículas vecinas al fluido, y estas adquieren una energía de rotación apreciable, la viscosidad pierde su efecto, y debido a la rotación las partículas cambian de trayectoria. Al pasar de unas tray trayectorias ectorias a otras, las partículas partículas chocan entre sí y cambian de rumbo en forma forma errática. Éste tipo de flujo se denomina "turbulento".  El flujo "turbulento" se caracteriza porque:    Las partículas del fluido no se mueven siguiendo trayectorias definidas.    La acción de la viscosidad es despreciable.     Las partículas del fluido poseen energía de rotación apreciable, y se mueven en forma errática chocando unas con otras.   Al entrar las partículas de fluido a capas de diferente velocidad, su   Al momento lineal aumenta o disminuye, y el de las partículas vecina la hacen en forma contraria.  Cuando las fuerzas de inercia del fluido en movimiento son muy bajas, la viscosidad es la fuerza dominante dominante y el flujo flujo es laminar. Cuando predominan las fuerzas de inercia el flujo es turbulento. Osborne Reynolds estableció una relación que permite establecer el tipo de flujo que posee un determinado problema.  

 

Para números de Reynolds bajos el flujo es laminar, y para valores altos el flujo es turbulento. O. Reynolds, mediante un aparato sencillo fue el primero en demostrar experimentalmente la existencia de estos dos tipos de flujo.  Mediante colorantes agregados al agua en movimiento demostró que en el flujo laminar las partículas de agua y colorante se mueven siguiendo trayectorias definidas sin mezclarse, en cambio en el flujo turbulento las partículas de tinta se mezclan rápidamente con el agua.  

 

Experimentalmente se ha encontrado que en tubos de sección circular cuando el número de Reynolds pasa de 2400 se inicia la turbulencia en la zona central del tubo, sin embargo este límite es muy variable y depende de las condiciones de quietud del conjunto . Para números de Reynolds mayores de 4000 el flujo es turbulento.  

 Al desc la velocidad enc encuentra uentra que paraturbulencia números de des e Reyno Reynolds menores de descender 2100ender el flujo es siempreselaminar, y cualquier que lds se produzca es eliminada por la acción de la viscosidad.  El paso de flujo laminar a turbulento es un fenómeno gradual, inicialmente se produce turbulencia en la zona central del tubo donde la velocidad es mayor, pero queda una corona de flujo laminar entre las paredes del tubo y el núcleo central turbulento.   Al aumentar la velocidad media, el espesor de la corona laminar disminuye gradualmente hasta desaparecer totalmente. Esta última condición se consigue a altas velocidades cuando se obtiene turbulencia total en el flujo.  Para flujo entre placas paralelas, si se toma como dimensión característica el espaciamiento de éstas, el número de Reynolds máximo que garantiza flujo laminar es 1000. Para canales rectangulares anchos con dimensión dimensión característica la profundidad, este límite es de 500; y para esferas con el diámetro como dimensión característica el límite es la unidad. FLUJO LAMINAR Las partículas se desplazan siguiendo trayectorias paralelas, formando así en conjunto capas o láminas de ahí su nombre, el fluido se mueve sin que haya mezcla significativa significativa de partículas de fluido vecinas. Este flujo se rige por la ley que relaciona la tensión cortante ccon on la velocidad de deformación angular

 

La viscosidad del fluido es la magnitud física predominante y su acción amortigua cualquier tendencia a ser turbulento. El flujo puede depender del tiempo de forma significativa, como indica la salida de una sonda de velocidad que se observa en la figura a), o puede ser estable como en b) v(t)

t (a) flujo inestable

 

v(t)

t (b) flujo estable 

La razón por la que un flujo puede ser laminar o turbulento tiene que ver con lo que pasa a partir de una pequeña alteración del flujo, una perturbación de los componen componentes tes de velocidad. Dicha alteración puede aumentar o disminuir. Cuando la perturbación en un flujo laminar aumenta, cuando el flujo es inestable, este puede cambiar a turbulento y si dicha perturbación disminuye el flujo continua laminar. Existen tres parámetros físicos que describen las condiciones de flujo, estos son:

 

Escala de longitud del campo de flujo. Si es bastante grande , una perturbación del flujo podría aumentar y el flujo podría volverse turbulento.

 

 

Escala de velocidad. Si es bastante grande podría se turbulento el flujo.

 

Viscosidad cinemática. Si es pequeña el flujo puede ser turbulento.

Los parámetros se combinan en un parámetro llamado número de Reynolds 

Re = VL/ 

V = Velocidad L = Longitud

 = Viscosidad cinemática Un flujo puede ser también laminar y turbulento intermitentemente, esto puede ocurrir cuando Re se aproxima a un número de Re crítico, por ejemplo e un tubo el Re crítico es 2000, puesto que Re menores me nores que este son todos para flujos laminares. l aminares.

flujo intemitente Flujo en tuberías: 

El límite superior para el régimen de flujo laminar, viene dado por el número de Reynolds con un valor de 2000.

 

  Volumen elemental del fluido

Al considerar dicho volumen elemental como una masa de fluido infinitesimal sobre la que actúan fuerzas aplicamos la segunda ley de Newton. Como el perfil de velocidad no varia en dirección x, el flujo de momentum que entra es igual al que sale y la resultante de la fuerza es cero; esto es debido a que no existe aceleración del elemento de masa, la fuerza resultante debe ser cero también. Se tiene: 2

2

2

2

 pr  - ( p + dp )r  -  r dx   + +  r  dx + sen  = 0

Simplificando: /2d x (p + h)  = -r d /2 Esfuerzo cortante y sabiendo que sen  = dh/dx, se obtiene el perfil de velocidad, conocido como flujo de Poisenuille: 2

2

u(r) = 1/4  (d (p (p + h)/d x) x) (r    – –ro ) Pérdida de carga:

Esta dada por la fórmula de Hagen  – Poiseuille: 2

hf = (64/vD/) L/D v /2g f = 64/R

 

Resulta que las moléculas que componen un fluido real no real no se hallan ordenadas entre sí... y menos lo están cuando avanzan en una corriente. No sólo avanzan en el sentido de la corriente... también tienen libertad de desplazarse transversalmente. De modo que si pudiésemos ver la trayectoria de algunas cuantas moléculas para darnos cuenta de cómo está avanzando el fluido encontraríamos cosas de este estilo:

El estilo de la izquierda, más ordenado, se llama laminar laminar;; el de la derecha, más desordenado, turbulento turbulento.. Esas trayectorias reciben el nombre de líneas de corriente, corriente, y tienen su importancia operativa... ya vas a ver. El flujo turbulento no es muy eficiente en el uso de la energía... gran parte se va en choques, reflujos, remolinos, aceleraciones y frenadas. La física de los fluidos turbulentos es bastante complicada y suele requerir de cantidades considerables de cómputo. No es para nosotros. El flujo laminar es más predecible, y existen varias leyes que describen su comportamiento. Su nombre obedece a que las moléculas parecen desplazarse en láminas de igual velocidad, que se envuelven unas a otras en forma concéntrica:

La lámina más externa es la más lenta, debido a que está en contacto con la pared del conducto, y el rozamiento la frena. La lámina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco más rápido; y así hasta el centro, donde se halla la columna más veloz de la corriente. Se puede deducir sin demasiada dificultad que las velocidades de las láminas se distribuyen en forma cuadrática: acá te muestro un esquema de un corte longitudinal de una manguera mientras circula un fluido real en forma laminar:

las flechitas -que nadie se ofendería si las llamaras vectores- representan la velocidad de las moléculas de fluido ubicadas en sus respectivas láminas. Cuando hablemos de la velocidad la  velocidad del fluido nos fluido  nos estaremos refiriendo a un promedio de todas las velocidades de todas las láminas. Cuanto más viscoso sea un fluido mayor será la diferencia de velocidad entre láminas. Y cuanto más se aproxime cero la viscosidad del fluido menor diferencia habrá entre sus moléculas. En unaasituación extrema -idealla velocidad de todasde lasvelocidad moléculas es idéntica.

 

CHISMES IMPORTANTES: IMPORTANTES:

 

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 

 

En el sistema cardiovascular del cuerpo humano (y de casi todos los otros bichos del mundo) los flujos sanguíneos son laminares, salvo en el corazón, en el que debido a la forma de las cavidades y a las aceleraciones que el músculo cardíaco le impone al fluido se mueve de modo turbulento. En los libros de texto se suele olvidar una propiedad interesante de los fluidos que diferencia a los dos tipos básicos de flujo y que tiene enorme importancia para la clínica. Mi maestro, Don Ciruela, no se olvidó, y  y  aquí  te lo cuenta. En general el avance laminar se asocia con velocidades lentas y el flujo turbulento con velocidades altas. Rara vez encontrarás corrientes turbulentas en ríos de llanura, en cambio es lo más frecuente en ríos de montaña. El concepto de fluido estacionario se estacionario se aplica a los diferentes comportamientos del fluido en el transcurrir del tiempo, para una única posición. Si tenemos un circuito con una corriente hidráulica en la que debido a ensanchamientos y angostamientos angostamientos la velocidad es diferente en distintas posiciones... pero ninguna de ellas cambia durante el tiempo: eso es un flujo estacionario.

Flujo turbulento

En En  mecánica de fluidos, fluidos, se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un  fluido un fluido  que se da en forma  forma caótica caótica,, en que las  las partículas partículas  se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos, (no coordinados) como por ejemplo el agua en un  un canal canal  de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, más precisamente  precisamente  caótica caótica..  Las primeras explicaciones científicas de la formación del flujo turbulento proceden de  de  Andréi  Andréi Kolmogórov  y Lev D. Landau  Kolmogórov Landau (teoría de Hopf-Landau) Hopf-Landau). Aunque la teoría modernamente aceptada de la turbulencia fue propuesta en  en 1974 1974  por  David Ruelle  Ruelle y Floris Takens.

RESUMEN  El flujo turbulento es mas comúnmente desarrollado debido a que la naturaleza tiene tendencia hacia el desorden y esto en términos de flujos significa tendencia hacia la turbulencia. Este tipo de flujo se caracteriza por trayectorias circulares erráticas, semejantes a remolinos. El flujo turbulento ocurre cuando las velocidades de flujo son generalmente muy altas o en fluidos en los que las fuerzas viscosas son muy pequeñas.   La turbulencia puede originarse por la presencia de paredes en contacto con el fluido o por la existencia de capas que se muevan a diferentes velocidades. Además, un flujo turbulento puede desarrollarse bien sea en un conducto liso o en un conducto rugoso. 

 

También se presenta como tema de aplicación la turbulencia atmosférica y la dispersión de contaminantes. 

INTRODUCCIÓN  Según la viscosidad del fluido, un flujo se puede clasificar en laminar o turbulento.  En el flujo turbulento las partículas se mueven sin seguir un orden establecido, en trayectorias completamente erráticas.  El flujo turbulento se caracteriza porque el fluido continuamente se mezcla, de forma caótica, como consecuencia de la ruptura de un flujo ordenado de vórtices, que afectan zonas en dirección del movimiento. El flujo del agua en los ríos o el movimiento del aire cerca de la superficie de la tierra son ejemplos típicos de flujos turbulentos. 

FLUJO TURBULENTO  CARACTERÍSTICAS Y DESARROLLO  En el flujo turbulento las partículas se mueven en trayectorias irregulares, que no son suaves ni fijas. El flujo es turbulento si las fuerzas viscosas son débiles en relación con las fuerzas inerciales.  La turbulencia según la definición de Taylor y von Kármán, puede producirse por el paso del fluido sobre superficies de frontera, o por el flujo de capas de fluido, a diferentes velocidades que se mueven una encima de la otra.  

Tipos de turbulencia :  * Turbulencia de pared : generada por efectos viscosos debida a la existencia de paredes.  * Turbulencia libre : producida en la ausencia de pared y generada por el movimiento de capas de fluido a diferentes velocidades.   Diferentes teorías han tratado de explicar el origen y la estructura de la turbulencia. Algunas explican que la turbulencia es debida a la formación de vórtices en la capa límite, como consecuencia de los disturbios que se generan

 

por discontinuidades bruscas existentes en la pared ; mientras que otras teorías atribuyen la turbulencia a la influencia del esfuerzo cortante, cuando se presenta un gradiente de velocidades con discontinuidades bruscas. Sin embargo a pesar de las múltiples investigaciones, los resultados obtenidos sobre el desarrollo de la turbulencia no son totalmente satisfactorios, ya que solo pueden  estudiarse experimental y teóricamente como un fenómeno estadístico.

Número de Reynolds  El régimen de flujo depende de tres parámetros físicos que describen las condiciones del flujo. El primer parámetro es una escala de longitud del campo de flujo, como el espesor de una capa límite o el diámetro de una tubería. Si dicha escala de longitud es lo bastantemente grande, una perturbación del flujo podría aumentar y el flujo podría volverse turbulento. El segundo parámetro es una escala de velocidad tal como un promedio espacial de la velocidad ; si la velocidad es lo bastante grande ;elsiflujo podría ser El tercer parámetro es la viscosidad cinemática la viscosidad es turbulento. lo bastante pequeña, el flujo puede ser turbulento.   Estos tres parámetros se combinan en un solo parámetro conocido como el número de Reynolds ( R ) , con el cual se puede predecir el régimen de flujo, si R > 4000 el flujo será turbulento.  Cuando el flujo entra en régimen turbulento, se puede presentar el caso de que el conducto sea liso o el caso de que el conducto sea rugoso.  

Tubos lisos :  Se presentan tres subcapas :   

Subcapa viscosa : el movimiento es primariamente viscoso, aunque no es estrictamente laminar y la velocidad varía linealmente. Esta subcapa es muy difícil de observar bajo condiciones experimentales. Sin embargo su importancia es decisiva para la determinación de las fuerzas de arrastre.  

 

Capa de transición : el flujo es turbulento, pero la viscosidad todavía ejerce su influencia. 

 

Zona de turbulencia : se aplica la teoría de longitud de mezcla de Prandtl, asumiendo que el flujo turbulento en una tubería está fuertemente influenciado por el fenómeno del flujo cercano a la pared.  

 

Factor de fricción para tubos lisos : donde los efectos de viscosidad predominan y el factor de fricción depende únicamente del número de Reynolds.  Tubos rugosos :  Se presentan dos casos, según que el tamaño de la rugosidad sea o no mayor que el espesor de las subcapas viscosas y de transición.  

Factor de fricción para tubos rugosos :  Si el tamaño de la rugosidad es mayor que el espesor de las subcapas viscosa  y de transición : la viscosidad no tendrá ningún efecto apreciable sobre el factor de fricción , y este solo dependerá de la rugosidad relativa.  

 

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Si el tamaño de la rugosidad es menor que el espesor de las subcapas viscosa y de transición : se presenta pre senta el régimen de transición entre el movimiento turbulento liso y turbulento rugoso, donde el factor de fricción depende del número de Reynolds y de la rugosidad relativa.  

TURBULENCIA ATMOSFÉRICA  La turbulencia atmosférica puede considerarse como la fluctuación al azar sobrepuesta a los valores medios de una magnitud termodinámica medida en la atmósfera, como se puede apreciar en la primera figura.  

 

 

Existen varias teorías sobre el origen de la turbulencia, aunque las más aceptada es la teoría de la estabilidad de los flujos laminares. El movimiento de un fluido puede satisfacer todas las ecuaciones del movimiento y, sin embargo, ser inestable, es decir, que las características del flujo experimentan cambios irreversibles cuando se introduce una perturbación. Un flujo laminar puede pasar a turbulento como se indica en la segunda figura. Estas capas paralelas y uniformes de un fluido (sin fricción mutua) se mueven a diferentes velocidades (a). Si se introduce una perturbación en la zona de contacto (b), la presión en el punto a ( Pa ) aumenta al disminuir la velocidad en este punto, mientras que la presión en el punto b ( Pb ) disminuye al acelerarse el fluido en el punto b. El resultado es que la diferencia de presiones produce una fuerza que empuja en la zonadedelacontacto hacia el punto b. Estoneta acentúa aún másal lafluido perturbación zona de

 

contacto, se inicia la formación de torbellinos y la perturbación se termina propagando a todo el fluido dando lugar a la creación de un flujo turbulento. La turbulencia de un fluido puede visualizarse como un conjunto de torbellinos de diferente escala que se superponen al flujo medio. Los torbellinos de mayor escala se fraccionan en torbellinos de menor escala, entermina un proceso en el que existe transferencia de energía y que finalmente en choques moleculares.

DISPERSIÓN TURBULENTA  La turbulencia es la causa que determina la dispersión de contaminantes en la atmósfera.  Si consideramos una bolsa de contaminación emitida a la atmósfera el efecto de la turbulencia se manifiesta así : los torbellinos o fluctuaciones turbulentas de escala más grandes que la bolsa de contaminación trasladanla odeforman sacuden aly terminan azar. Los por torbellinos de escala similar alalaempujan, bolsa la estiran, fraccionarla en bolsas irregulares más pequeñas; éstas a su vez caen bajo la acción de los torbellinos de escala más pequeña que las fraccionan y así sucesivamente, hasta que la acción de la difusión molecular terminan el proceso. El efecto final es la dispersión de la contaminación inicialmente concentrada en la bolsa.  Los resultados de estos modelos físicos de la turbulencia ponen en evidencia que el grado de estabilidad de la atmósfera es el condicionante básico de la forma de dispersión.  En la figura se puede observar que para el penacho de contaminación de una chimenea existen tres formas de dispersión de la contaminación :   Si el perfil térmico de la atmósfera es estable el penacho de contaminación dispersa lentamente en forma "tubular".   Si el perfil térmico es neutro el penacho dispersa en forma "cónica".   Si el perfil térmico es inestable el penacho dispersa en forma "serpenteante". 

 

 

REFERENCIAS 

 

SOTELO AVILA, Gilberto. Hidráulica General. Volumen 1. Editorial Limusa. 1980.  POTTER, Merle C y WIGGERT, David C. Mecánica de Fluidos. Segunda Edición.  Prentice Hall : México.1997.  FERNÁNDEZ BONO, Juan F y MARCO SEGURA, Juan B. Apuntes de Hidráulica Técnica. Universidad Politécnica de Valencia. Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente. Servicio de Publicaciones : España. 1992. 

 

 

 

 

Coeficiente de Reynolds El número de Reynolds (Re) es un  un número adimensional  adimensional utilizado en  en mecánica de fluidos,, diseño de reactores  fluidos reactores y fenómenos de transporte  transporte para caracterizar el movimiento de un  fluido un fluido.. El concepto fue introducido por  George Gabriel Stokes  Stokes en 1851, 1851,2 pero el número de Reynolds fue nombrado por  Osborne Reynolds  Reynolds (1842-1912), quien popularizó su uso en 3 4  1883..   1883 El número de Reynolds 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). Para un fluido que circula por el interior de una tubería circular recta, el número de Reynolds viene dado por:

o equivalentemente por:

 

donde: : densidad del fluido : velocidad característica del fluido : diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica característica del sistema : viscosidad dinámica del fluido : viscosidad cinemática del fluido

Como todo número adimensional es un cociente, una comparación. En este caso es la relación entre los términos  términos convectivos convectivos  y los términos  viscosos términos viscosos  de las  las ecuaciones de Navier-Stokes  Navier-Stokes que gobiernan el movimiento de los fluidos. Por ejemplo, un flujo con un número de Reynolds alrededor de 100.000 (típico en el movimiento de una aeronave pequeña, salvo en zonas próximas a la  la capa límite) límite) expresa que las  las fuerzas viscosas  son 100.000 veces menores que las fuerzas convectivas, y viscosas por lo tanto aquellas pueden ser ignoradas. Un ejemplo del caso contrario sería un  un cojinete cojinete  axial lubricado con un fluido y sometido a una cierta carga. En este caso el número de Reynolds es mucho menor que 1 indicando que ahora las fuerzas dominantes son las viscosas y por lo tanto las convectivas pueden despreciarse. Otro ejemplo: En el análisis del movimiento de fluidos en el interior de conductos proporciona una indicación de la pérdida de carga causada por efectos viscosos.  Además el el número de de Reynolds Reynolds permite predecir el el carácter  turbulento turbulento  o laminar  en ciertos casos. En conductos o tuberías (en otros sistemas, varía el Reynolds límite): Si el número de Reynolds es menor de 2100 el flujo será laminar y si es mayor de 3000 el flujo será turbulento. El mecanismo y muchas de las razones por las cuales un flujo es laminar o turbulento es todavía hoy objeto de especulación. Según otros autores:  

Para valores de (para flujo interno en tuberías circulares) el flujo se mantiene estacionario y se comporta como si estuviera formado por láminas delgadas,

 

que interactúan sólo en función de los esfuerzos tangenciales existentes. Por eso a este flujo se le llama  llama flujo laminar . El colorante introducido en el flujo se mueve siguiendo una delgada línea paralela a las paredes del tubo.  

Para valores de

(para flujo interno en tuberías circulares) la

línea del colorante pierde estabilidad formando pequeñas ondulaciones variables en el tiempo, manteniéndose sin embargo delgada. Este régimen se denomina de transición.  

Para valores de

, (para flujo interno en tuberías circular circulares) es) después de

un pequeño tramo inicial con oscilaciones variables, el colorante tiende a difundirse en todo el flujo. Este régimen es llamado llamadoturbulento turbulento,, es decir caracterizado por un movimiento desordenado, no estacionario y tridimensional.

Flujo sobre la capa límite en problemas de Ingeniería  Aeronáutica[editar ] 

En  aeronáutica el flujo sobre la  la capa límite  límite de la corriente de aire es En ingeniería aeronáutica  sumamente importante: importante:5  La transición ocurre normalmente para valores de número de Reynolds entre medio millón y 10 millones y se producirá antes o después dependiendo en gran medida de la rugosidad de la superficie, de la superficie, de la turbulencia de la corriente libre de aire y de la distribución de presiones

 Además, sabemos sabemos que que el número número de Reynolds Reynolds depende depende de de la dimensión dimensión característica característica del del objeto que se mueve en el fluido, por ende podemos considerar lo siguiente: Número de Reynolds local

Cuando la longitud característica (l) corresponde la distancia del borde de ataque. Número de Reynolds global

Cuando la longitud característica (l) corresponde a la cuerda del perfil, u otra distancia que represente la aeronave (longitud del fuselaje, envergadura). De todas formas, podemos considerar la laminaridad de la capa límite cuando:

Flujo sobre la capa límite en problemas de Hidráulica[editar ] 

 

En problemas donde el fluido considerado es el agua, se ha demostrado mediante experimentación en laboratorio que entre un número de Reynolds de 2.000 a 3.000 se encuentra la etapa de transición laminar-turbulento en el flujo de la capa límite. Sin embargo, para efectos prácticos se considera: el flujo será laminar .6 

Reynolds (1874) estudió las características de flujo de los fluidos inyectando un trazador dentro de un líquido que fluía por una tubería. A velocidades bajas del líquido, el trazador se mueve linealmente en la dirección axial. Sin embargo a mayores velocidades, las líneas del flujo del fluido f luido se desorganizan y el trazador se dis dispersa persa rápidamente después de su inyección en el líquido. El flujo lineal se denomina Laminar y el flujo errático obtenido a mayores velocidades del líquido se denomina Turbulento  Las características que condicionan el flujo laminar dependen de las propiedades del líquido y de las dimensiones del flujo. Conforme aumenta el flujo másico aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas por la por la fricción o fuerzas viscosas dentro del líquido que fluye. Cuando Cuando estas fuerzas opuestas alcanzan u un n cierto equilibrio se producen cambios en las características del flujo. En base a los experimentos realizados por Reynolds en 1874 se concluyó que las fuerzas del momento son función de la densidad, del diámetro de la tubería t ubería y de la velocidad media. Además, la fricción o fuerza viscosa depende de la viscosidad del líquido. Según dicho análisis, el Número de Reynolds se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento). 

Este número es adimensional y puede utilizarse para definir las características del flujo dentro de una tubería. El número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de energía causada por efectos viscosos. Observando la ecuación anterior, cuando las fuerzas viscosas tienen un efecto dominante en la pérdida de energía, el número de Reynolds es pequeño y el flujo se encuentra en el régimen laminar. Si el Número de Reynolds es 2100 o menor el flujo será laminar. Un

 

número de Reynold mayor de 10 000 indi indican can que las fuerzas viscosas influyen poco en la pérdida de energía y el flujo es turbulento.  FLUJO LAMINAR. 

A valores bajos de flujo másico, cuando el flujo del líquido dentro de la tubería es laminar, se utiliza la ecuación demostrada en clase para calcular el perfil de velocidad (Ecuación de velocidad en función del radio). Estos cálculos revelan que el perfil de velocidad ve locidad es parabólico y que la velocidad media del fluido es aproximadamente 0,5 veces la velocidad ve locidad máxima existente en el centro de la conducción FLUJO TURBULENTO. 

Cuando el flujo másico en una tubería t ubería aumenta hasta valores del número de Reynolds superiores superiores a 2100 el flujo dentro de la tubería se vuelve errático y se produce la mezcla m ezcla transversal del líquido. La intensidad de dicha mezcla aumenta aumenta conforme aument aumenta a el número de Reynolds desde 4000 hasta 10 000. A valores superiores del Número de Reynolds la turbulencia está totalmente desarrollada, de tal manera que el perfil de velocidad es prácticamente plano, siendo la velocidad media del flujo aproximadamente o,8 veces la velocid velocidad ad máxi máxima. ma. 

 

 

 

 

Friccion

Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, a la l a fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies ( fuerza de fricción l a fuerza que se opone al inicio del deslizamiento (fuerza de fricción estática). dinámica) o a la Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, sino que forme un ángulo φ con la normal  N (el ángulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento F, paralela a las superficies en contacto

Tipos de fricción fricción[[editar ] 

 

  Fig. 2 - Diagrama de fuerzas para el esquema de la figura 1. Según sea la magnitud del empuje T habrá fricción estática (equilibrio) o cinética (con movimiento).

Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la  la  fricción estática (FE) y la  la fricción dinámica (FD). El primero es la resistencia que se debe superar para poner en movimiento un

cuerpo con respecto a otro que se encuentra en contacto. El segundo, es la resistencia, de magnitud considerada constante, que se opone al movimiento pero una vez que éste ya comenzó. En resumen, lo que diferencia a un roce con el otro, es que el estático actúa cuando los cuerpos están en reposo relativo en tanto que el dinámico lo hace cuando ya están en movimiento. La fuerza de fricción estática, necesaria para vencer la fricción homóloga, es siempre menor o igual al coeficiente de rozamiento entre los dos objetos (número medido empíricamente y que se encuentra tabulado) multiplicado por la  la fuerza normal. normal. La fuerza cinética, en cambio, es igual al coeficien coeficiente te de rozamiento dinámico, denotado por la letra griega , por la normal en todo instante. No se tiene una idea perfectamente clara de la diferencia entre el rozamiento dinámico y el estático, pero se tiende a pensar que el estático es algo mayor que el dinámico, porque al permanecer en reposo ambas superficies pueden aparecer enlaces iónicos, o incluso microsoldaduras entre las superficies, factores que desaparecen en estado de movimiento. Éste fenómeno es tanto mayor cuanto más perfectas son las superficies. Un caso más o menos común es el del gripaje de un motor por estar mucho tiempo parado (no sólo se arruina por una temperatura muy elevada), ya que al permanecer las superficies, del pistón y la camisa, durante largo tiempo en contacto y en reposo, pueden llegar a soldarse entre sí. Un ejemplo bastante común de fricción dinámica es la ocurrida entre los neumáticos de un auto y el pavimento en un frenado abrupto.

 

Como comprobación de lo anterior, se realiza el siguiente ensayo, sobre una superficie horizontal se coloca un cuerpo, y le aplica un fuerza horizontal F , muy pequeña en un principio, se puede ver que el cuerpo no se desplaza, la fuerza de rozamiento iguala a la fuerza aplicada y el cuerpo permanece en reposo, en la gráfica se representa en el eje horizontall la fuerza F aplicada, y en el eje vertical la fuerza de rozamiento Fr . horizonta Entre los puntos O y A, ambas fuerzas son iguales y el cuerpo permanece estático; al sobrepasar el punto A el cuerpo súbitamente se comienza a desplazar, la fuerza ejercida en A es la máxima que el cuerpo puede soportar sin deslizarse, se denomina Fe o fuerza estática de fricción; la fuerza necesaria para mantener  el  el cuerpo en movimiento una vez iniciado el desplazamiento es Fd o fuerza dinámica, es menor que la que fue necesaria para iniciarlo (Fe). La fuerza dinámica permanece constante. Si la fuerza de rozamiento F r r es proporcional a la normal N , y a la constante de   proporcionalidad proporcionali dad se la llama :

Y permaneciendo la fuerza normal constante, se puede calcular dos coeficientes de rozamiento: el estático y el dinámico como:

donde el coeficiente de rozamiento estático  corresponde al de la mayor fuerza que el cuerpo puede soportar inmediatamente antes de iniciar el movimiento y el coeficiente de rozamiento dinámico  corresponde a la fuerza necesaria para mantener el cuerpo en movimiento una vez iniciado. Fric ci ón es tátic a  [[  e ditar  editar   ]  

Es la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento. Sobre un cuerpo en reposo al que se aplica una fuerza horizontal F, intervienen cuatro fuerzas: F: la fuerza aplicada. Fr : la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al

deslizamiento.

 

P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad. N: la fuerza normal, con la que la superficie reacciona sobre el cuerpo sosteniéndolo.

Dado que el cuerpo está en reposo la fuerza aplicada y la fuerza de rozamiento son iguales, y el peso del cuerpo y la normal:

Se sabe que el peso del cuerpo P es el producto de su masa por la aceleración de la gravedad (g), y que la fuerza de rozamiento es el coeficiente estático por la normal:

esto es:

La fuerza horizontal F máxima que se puede aplicar a un cuerpo en reposo es igual al coeficiente de rozamiento estático por su masa y por la aceleración de la gravedad. Rozam iento din ám ico [[  e editar   ]   ditar 

Dado un cuerpo en movimiento sobre una superficie horizontal, deben considerarse las siguientes fuerzas: Fa: la fuerza aplicada. Fr : la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al

deslizamiento. P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad. N: la fuerza normal, que la superficie hace sobre el cuerpo sosteniéndolo.

Como equilibrio dinámico, se puede establecer que:

 

  Sabiendo que:

prescindiendo de los signos para tener en cuenta solo las magnitudes, se puede reescribir la segunda ecuación de equilibrio dinámico como:

Es decir, la fuerza de empuje aplicada sobre el cuerpo igual a la  la fuerza resultante  resultante  menos la fuerza de

es

rozamiento que el cuerpo opone a ser acelerado. De esa esa misma expresión se deduce que la aceleración que sufre el cuerpo, al aplicarle una fuerza Fa mayor que la fuerza de rozamiento Fr  con  con la superficie sobre la que se apoya.

Rozamiento entre sólido y fluido[editar ]   Artículo principal:  Aerodinámica  principal: Aerodinámica

La fricción aerodinámica depende del régimen o tipo de flujo que exista alrededor del cuerpo en movimiento:  

Cuando el flujo es  es laminar  la fuerza de oposición al avance puede modelizarse como proporcional a la velocidad del cuerpo, un ejemplo de este tipo de resistencia aerodinámica aerodinám ica es la la  ley de Stokes  Stokes para cuerpos esféricos.

 

Cuando el cuerpo se mueve rápidamente el flujo se vuelve  vuelve turbulento turbulento  y se producen remolinos alrededor del cuerpo en movimiento, y como resultado la fuerza de resistencia al avance es proporcional al cuadrado de la velocidad ( v 2), de hecho, es proporcional a la  presión aerodinámica. la aerodinámica. 

Rozamiento con lubricación lubricación[[editar ]   Artículo principa principal: l: Lubricación  

 

Una cuestión de interés práctico es un problema mixto donde pueden aparecer tanto fenómenos de rozamiento entre sólidos como entre fluido y sólido, dependiendo de la velocidad. Se trata del caso de dos superficies sólidas entre las cuales existe una fina capa de fluido. Stribeck Stribeck2 demostró que a muy bajas velocidades predomina un rozamiento como el que ocurre entre dos superficies secas, y a velocidades muy altas predomina un rozamiento hidrodinámico. La mínima fricción se alcanza para una velocidad intermedia dependiente de la presión del fluido, su "viscosidad cinemática".

Calor El calor  está  está definido como la forma de  de  energía energía  que se transfiere entre diferentes  diferentes  cuerpos cuerpos  o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas  distintas  temperaturas temperaturas,, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en  en equilibrio térmico  térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia). La energía calórica o térmica puede ser transferida por diferentes mecanismos de transferencia, estos son la  la radiación radiación,, la  la  conducción conducción  y la  la convección convección,, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sino  sino energía térmica. térmica. La energía existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura. El calor específico  El  específico es la energía necesaria para elevar 1  1  °C °C  la la  temperatura temperatura  de un gramo de materia. El concepto de  de capacidad calorífica  calorífica es análogo al anterior pero para unamasa una masa  de un mol un  mol  de sustancia (en este caso es necesario conocer la  la  estructura química  química de la misma). El calor específico es un parámetro que depende del material y relaciona el calor que se proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura:

donde:  

es el calor aportado al sistema.

 

es la masa del sistema.

   

es el calor específico del sistema. es el incremento de temperatura que experimenta el sistema.

 

Las unidades más habituales de calor específico son J / (kg · K) y cal / (g · °C). El calor específico de un material depende de su temperatura; no obstante, en muchos procesos termodinámicos su variación es tan pequeña que puede considerarse que el calor específico es constante. Asimismo, también se diferencia del proceso que se lleve a cabo, distinguiéndose especialmente el "calor específico a presión constante" (en un  proceso isobárico) un isobárico) y "calor específico a volumen constante (en un  un proceso isocórico) isocórico).

De esta forma, y recordando la definición de caloría, se tiene que el calor específico del agua es aproximadamente:

Calor específico molar [editar ]  El calor específico de una sustancia está relacionado su constitución molecular interna, y a menudo da información valiosa de los detalles de su ordenación molecular y de las fuerzas intermoleculares. A altas temperaturas la mayoría de sólidos tienen capacidades calorífi caloríficas cas molares del orden de (ver  Ley de Dulong-Petit Dulong-Petit,, siendo la la  constante universal de los gases ideales) ideales) mientras que la de los gases monoatómicos tiende a y difiere de la de gases diatómicos . En este sentido, con frecuenc frecuencia ia es muy útil hablar de calor específico molar  denotado  denotado por cm, y definido como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un  un  mol mol  de una sustancia en 1 grado es decir, está definida por:

donde n indica la cantidad de moles en la sustancia presente. Esta capacidad usualmente es función de la temperatura .

Capacidad calorífica calorífica[[editar ]  La  calorífica de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o La capacidad calorífica  menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Se denota por , se acostumbra a medir en J/K, y se define como:

Dado que:

 

  De igual forma se puede definir la capacidad calórica molar  como:  como:

Calor latente latente[[editar ] 

 Artículo principal: principal: Calor

latente 

Un cuerpo sólido puede estar en equilibrio térmico con un  un  líquido líquido  o un  un gas gas  a cualquier  temperatura temperatura,, o que un líquido y un gas pueden estar en equilibrio térmico entre sí, en una amplia gama de temperaturas, ya que se trata de  de  sustancias sustancias  diferentes. Pero lo que es menos evidente es que dos fases o estados de agregación, distintas de una misma sustancia, puedan estar en equilibrio térmico entre sí en circunstancias apropiadas. Un sistema que consiste en formas sólida y líquida de determinada sustancia, a una presión constante dada, puede estar en equilibrio térmico, pero únicamente a una temperatura llamada  punto de fusión  llamada fusión simboli simbolizado zado a veces como . A esta temperatura, se necesita cierta cantidad de calor para poder  fundir  cierta cantidad del material sólido, pero sin que haya un cambio significativo en su temperatura. A esta cantidad de  de energía energía  se le llama calor de fusión, calor latente  latente de fusión o  o entalpía entalpía  de fusión, y varía según las diferentes sustancias. Se denota por . El calor de fusión representa la energía necesaria para deshacer la fase sólida que está estrechamente unida y convertirla en líquido. Para convertir líquido en sólido se necesita la misma cantidad de energía, por ello el calor de fusión representa la energía necesaria para cambiar del estado sólido a líquido, y también para pasar del estado líquido a sólido. El calor de fusión se mide en cal / g. De manera similar, un líquido y un  un vapor  de una misma sustancia pueden estar en equilibrio térmico a una temperatura llamada  llamada punto de ebullición  ebullición simbolizado por . El calor necesario para evaporar una sustancia en estado líquido ( o condensar una sustancia en estado de vapor ) se llama calor de ebullición o calor latente de ebullición o entalpía de ebullición, y se mide en las mismas unidades que el calor latente de fusión. Se denota por .

Caída de presión

Disminución de la presión de un fluido, dentro de un conducto, que tiene lugar cada vez que dicho fluido atraviesa un estrangulamiento o un elemento de utilización. Con la expresión «caída de presión» también se entiende la rápida disminución de la presión de un circuito debida a una repentina pérdida. Éste es el caso, por ejemplo, de la rotura de un tubo o de una junta de la instalación in stalación de frenado de un vehículo automóvil; la consiguiente

 

caída de presión anula casi completamente la fuerza ejercida por los émbolos sobre las mordazas o sobre las pinzas de los frenos, haciendo inútil cualquier tentativa de frenado. Menos grave para el con3uctor, pero peligrosa para el motor, es la caída de presión que pueda producirse en el circuito de lubricación a causa de una avería de la  la  bomba de aceite o por la obstrucción de uno de los conductos de lubricación. El automovilista puede darse cuenta de la situación de peligro para el motor consultando el manómetro del aceite: si la toma de presión está situada inmediatamente de misma; la bomba, manómetro disminución de presión debida a una avería dedespués la bomba si lael toma está al señala final deluna circuito, el manómetro indica la disminución de presión debida a una obstrucción en el circuito de lubricación.

 

 

 

 

 

 

 

 

ENERGIA

El término energía (del  (del  griego griego  ἐνέργεια [enérgueia], „actividad‟, „operación‟; de ἐνεργóς [energós], „fuerza fuerza  de acción‟ o „fuerza trabajando‟) tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en  en movimiento movimiento..  En física En  física,, «energía» se define como la capacidad para realizar un  un trabajo trabajo..  En  tecnología En tecnología  y economía economía,, «energía» se refiere a un  un  recurso natural  natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico. Mecánica clásica  clásica 

En física clásica, En  clásica, la ley universal de  de conservación de la energía  energía —que es el fundamento del  primer principio de la termodiná del termodinámica mica—, indica que la energía ligada a un  un  sistema aislado  permanece constante en el tiempo. Eso significa que para multitud de sistemas físicos aislado clásicos la suma de la  la energía mecánica, mecánica, la energía calorífica, calorífica, la  la energía electromagnética, electromagnética, y otros tipos de  de energía potencial  potencial es un número constante. Por ejemplo, la  la energía cinética  cinética se cuantifica en función del movimiento de la  la  materia materia,, la  la  energía potencial  potencial según propiedades como el estado de  de deformación deformación  o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella, la  la energía térmica  térmica según su  su capacidad calorífica, calorífica, y la  la energía química  según la  química la composición química. química.  Mecánica relativista  relativista 

 

En En  teoría de la relatividad  relatividad el principio de  de conservación de la energía  energía se cumple, aunque debe redefinirse la medida de la energía para incorporar la energía asociada a la masa, ya que en mecánica relativista, relativista, si se considerara la energía definida al modo de la  la  mecánica clásica  entonces resultaría una cantidad que no conserva constante. Así pues, la  clásica la  teoría de la relatividad especial  especial establece una  una equivalencia entre masa y energía  energía por la cual todos los cuerpos, por el hecho de estar formados de  de materia materia,, poseen una energía adicional equivalente a , y si se considera el principio de conservación de la energía esta energía debe ser tomada en cuenta para obtener una  una  ley de conservación  conservación (naturalmente en contrapartida la masa no se conserva en relatividad, sino que la única posibilidad para una ley de conservación es contabilizar juntas la energía asociada a la masa y el resto de formas de energía). Mecánica cuántica  cuántica 

En mecánica cuántica el resultado de la medida de una magnitud en el caso general no da un resultado determinista, por lo que sólo puede hablarse del valor de la energía de una medida no de la energía del sistema. El valor de la energía en general es una variable aleatoria, aunque su distribución si puede ser calculada, si bien no el resultado particular de una medida. En mecánica cuántica el valor esperado de la energía de un  un sistema estaciona estacionario rio  se mantiene constante. Sin embargo, existen estados que no son propios del hamiltoniano para los cuales la energía esperada del estado fluctúa, por lo que no es constante. La varianza de la energía medida además puede depender del intervalo de tiempo, de acuerdo con el  el principio de indeterminación de Heisenberg. Heisenberg.  Expresión matemática

La energía es una propiedad de los sistemas físicos, no es un estado físico real, ni una "sustancia intangible". En mecánica clásica se representa como una  una  magnitud escalar . La energía es una abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos. Por ejemplo, se puede decir que un sistema con energía cinética nula está en reposo. En problemas relativistas la energía de una partícula no puede ser representada por un escalar invariante, sino por la componente temporal de un  un cuadrivector  energía-momento (cuadrimomento cuadrimomento)), ya que diferentes observadores no miden la misma energía si no se mueven a la misma velocidad con respecto a la partícula. Si se consideran distribuciones de materia continuas, la descripción resulta todavía más complicada y la correcta descripción de la cantidad de movimiento y la energía requiere el uso del  del tensor de energía-impulso. energía-impulso.  Se utiliza como una abstracción de los sistemas físicos por la facilidad para trabajar con magnitudes escalares, en comparación con las  las magnitudes vectoriales  vectoriales como la  la velocidad velocidad  o la  aceleración la aceleración.. Por ejemplo, en enmecánica mecánica,, se puede describir completamente la  la  dinámica dinámica  de un sistema en función de las energías cinética, potencial, que componen la  la  energía mecánica, mecánica, 

 

la mecánica newtoniana  que en la  newtoniana tiene la propiedad de conservarse, es decir, ser invariante en el tiempo. Matemáticamente, la  la conservación de la energía  energía para un sistema es una consecuencia directa de que las ecuaciones de evolución de ese sistema sean independientes del instante de tiempo considerado, de acuerdo con el  el teorema de Noether . 

Qué es Energía: Energía es un término que deriva del griego "energos" , cuyo significado original esfuerza de acción o fuerza de trabajo, y de "energeia"  que  que significa actividad, operación. El concepto se utiliza en el sentido corriente para designar el vigor o la actividad de una persona, objeto u organización. Es un concepto de gran importancia en la física y se asocia con la capacidad de producir o realizar, cualquier cuerpo, un trabajo, una acción o un movimiento. En Física, se distinguen diferentes tipos de energía, siendo la Termodinámica Term odinámica el área de la física que estudia cómo la energía crea movimiento. La ley universal de conservación de la energía, que es el fundamento del primer principio de la termodinámica, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece constante en el tiempo. "La energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma". La unidad de energía definida por el Sistema Internacional de Unidades es el Julio (Newton x metro). Aunque existen muchas otras unidades de energía, algunas de ellas en desuso. La energía potencial es la energía de un cuerpo en función de su posición dentro de un determinado sistema. La energía cinética es la energía de un cuerpo en movimiento causado por su velocidad. La energía nuclear o atómica es la energía liberada por la desintegración de los núcleos de los átomos. Existe también, la energía electromagnética, que se compone de energía radiante, energía calórica, y energía eléctrica. En química, existe la energía de ionización, es la energía que hace falta para ionizar una molécula o átomo, y la energía de enlace, es la energía potencial almacenada en los enlaces químicos de un compuesto.

 

En tecnología y economía, energía se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico. Existen dos tipos de energías, las energías renovables, como la energía eólica, la energía hidráulica, la energía solar, y las no renovables, como el carbón, el gas natural, el petróleo, la energía atómica.

PRESION

una magnitud física  física que mide la proyección de la fuerza en La presión (símbolo p)1 2 es una  dirección  perpendicular  por  unidad de superficie, dirección superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el  el  Sistema Internacional de Unidades  Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina  denomina  pascal pascal((Pa) que es equivalente a una  fuerza una fuerza  total de un  un newton newton  actuando uniformemente en un  un metro cuadrado. cuadrado. En el  el Sistema Inglés  la presión se mide en  Inglés en libra por pulgada cuadrada  cuadrada (pound per square inch o psi) que es equivalente a una fuerza total de una  una  libra libra  actuando en una  una pulgada cuadrada. cuadrada.  La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir,equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana de  área de área  A  A se aplica una  una fuerza normal  normal F  de  de manera uniforme, la presión P  viene  viene dada de la siguiente forma:

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:

Donde es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se pretende medir la presión. La definición anterior puede escribirse también como:

donde: , es la fuerza por unidad de superficie. , es el  el vector normal  normal a la superficie. , es el área total de la superficie S.

 

Presión absoluta y relativa relativa[[editar ]  En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino como la presión por encima de la  la presión atmosférica, atmosférica,  denominándose presión relativa, presión normal, presión de gauge opresión manométrica.  Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica (P a) más la presión manométrica (P m) (presión que se mide con el  el manómetro manómetro)).

Presión hidrostática e hidrodinámica hidrodinámica[[editar ]   Artículo principal: principal: Presión

en un fluido 

En un fluido en movimiento la presión hidrostática puede diferir de la llamada presión hidrodinámica por lo que debe especificarse a cual de las dos se está refiriendo una cierta medida de presión.

Presión de un gas[ gas[editar ]  En el marco de la  cinética la presión de un  un gas gas  es explicada como el la teoría cinética  resultado macroscó macroscópico pico de las fuerzas implicadas por las colisiones de las moléculas del gas con las paredes del contenedor. La presión puede definirse por lo tanto haciendo referencia a las propiedades microscópicas del gas: Para un gas ideal con N  moléculas,  moléculas, cada una de  de  masa masa  m y moviéndose con una velocidad aleatoria promedio vrms contenido en un volumen cúbico V  las  las partículas del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística intercambiando  intercambiando momento lineal  lineal con las paredes en cada choque y efectuando una  una fuerza fuerza  neta por unidad de  de área área  que es la presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida. La presión puede calcularse entonces como (gas ideal) Este resultado es interesante y significativo no sólo por ofrecer una forma de calcular la presión de un gas sino porque relaciona una variable macroscópica observable, la presión, con la  la energía cinética  cinética promedio por molécula, 1/2 mv rms rms² , que es una magnitud microscópica no observable directamente. Nótese que el producto de la presión por el volumen del recipiente es dos tercios de la energía cinética total de las moléculas de gas contenidas.

 

Propiedades de la presión presión en un medio flu ido [[ editar   editar   ]  

Manómetro.

1. La fuerza asociada a la presión en un un  fluido fluido  ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción y reacción, resulta en una  una  compresión compresión  para el fluido, jamás una  tracción..  una tracción 2. La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto sólo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a la acción de la gravedad constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal. 3. En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a una presión que es función únicamente de la profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendrá la misma presión. A la superficie imaginaria que pasa por ambos puntos se llama  llama superficie equipotencial  equipotencial de presión osuperficie isobárica. isobárica. 

 Aplicaciones[editar ]  Frenos hidráulicos hidráulicos[[editar ]  Muchos automóviles tienen sistemas de frenado antibloqueo ( ABS,  ABS, siglas en inglés) para impedir que la fuerza de fricción de los  los  frenos frenos  bloqueen las ruedas, provocando que el  el automóvil automóvil  derrape. En un sistema de frenado antibloqueo un  un sensor  controla la rotación de las ruedas del coche cuando los frenos entran en funcionamiento. Si una rueda está a punto de bloquearse los sensores detectan que ladel velocidad rotación está bajando brusca, y disminuyen la presión freno unde instante para impedir quedeseforma bloquee.

 

Comparándolo con los sistemas de frenado tradicionales, los sistemas de frenado antibloqueo consiguen que el conductor controle con más eficacia el automóvil en estas situaciones, sobre todo si la carretera está mojada o cubierta por la nieve.

Refrigeración[[editar ]  Refrigeración La  La refrigeración refrigeración  se basa en la aplicación alternativa de presión elevada y baja, haciendo circular un fluido en los momentos de presión por una tubería. Cuando el fluido pasa de presión elevada a baja en el evaporador, el fluido se enfría y retira el calor de dentro del refrigerador. Como el fluido se encuentra en un ciclo cerrado, al ser comprimido por un  compresor  para elevar su temperatura en el condensador, que también un cambia de estado a líquido a alta presión, nuevamente está listo para volverse a expandir y a retirar calor (recordemos que el  el  frío frío  no existe es solo una ausencia de calor).

Neumáticos de los automóviles automóviles[[editar ]  310.263,75  Pa Se inflan a una presión de 310.263,75  Pa,, lo que equivale a 30  30 psi psi  (utilizando el psi como unidad de presión relativa a la presión atmosférica). Esto se hace para que los neumáticos tengan elasticidad ante fuertes golpes (muy frecuentes al ir en el automóvil). El aire queda encerrado a mayor presión que la atmosférica dentro de las cámaras (casi 3 veces mayor), y en los  neumáticos los neumáticos  más modernos entre la cubierta de  de caucho cauchof  f lexible lexible y la  llanta la llanta  que es de un  un metal metal  rígido.

Presión ejercida por los líquidos[editar ]  La presión que se origina en la superficie libre de los líquidos contenidos en tubos capilares, o en gotas líquidas se denomina presión capilar. Se produce debido a la  la  tensión superficial. superficial. En una gota es  es inversamente proporcional  a su  proporcional su radio radio,, llegando a alcanzar valores considerables. Por ejemplo, en una gota de mercurio de una diezmilésima de milímetro de diámetro hay una presión capilar de 100 atmósferas. La presión hidrostática corresponde al cociente entre la fuerza normal F que actúa, en el seno de un fluido, sobre una cara de un cuerpo y que es independiente de la orientación de ésta. Depende únicamente de la profundidad a la que se encuentra situado el elemento considerado. La de un vapor, que se encuentra en equilibrio

 

dinámico con un sólido o líquido a una temperatura cualquiera y que depende únicamente de dicha temperatura y no del volumen, se designa con el nombre de presión de vapor o saturación. Véanse también: Presión

hidrostática y  Prensa hidráulica. 

Unidades de medida, presión y sus factores de conversión[editar ]  La presión atmosférica media es de 101 325 pascales (101,3 kPa), a nivel del mar, donde 1  Atm = 1,01325 1,01325 bar = 101325 101325 Pa = 1,033 1,033  kgf /cm² cm²  y 1  1 m.c.a m.c.a  = 9,81 kPa. Unidades de presión  presión y sus sus  factores de conversión conversión  

Pascal

bar

N/mm²

kp/m²

kp/cm²

atm

Torr

PSI

10-5 

10-6 

0,102

0,102×1 0,987×1 0,000145 0,0075 -4 -5 0   0   03

105 

1

0,1

10200

1,02

106 

10

1

1,02×1 10,2 05 

 /m² m² = 1 kp /

9,81

9,81×109,81×10-6  1 5  

1 kp/cm² =

9,81x104  0,981

1 Pa Pa  (N/m²)= 1

1 bar  (10N/c m²) =

 /mm² mm² = 1 N /

atm  (760 1 atm Torr) =

101325

0,987

750

14.5036

9,87

7500

145.0536

10-4 

0,968×1 0,0736 0.001422 0-4 

0,0981

10000

1

0,968

736

14.22094

1,01325 0,1013

10330

1,033

1

760

14.69480

 

1 Torr  (mmH g) =

133,32

0,00133 1,3332×1 13,6 32 0-4 

1 PSI (libra / 6894.757 pulgada 0.68948 0.06894 cuadrada) =

29

1,36x10- 1,32x101 3 3    

0.019336

703.18 0.07031 0.68046 51.714 1 8 88 9

Las obsoletas unidades manométricas de presión, como los milímetros de mercurio, están basadas en la presión ejercida por el peso de algún tipo estándar de fluido bajo cierta gravedad estándar. Las unidades de presión manométricas no deben ser utilizadas para propósitos científicos o técnicos, debido a la falta de repetibilidad inherente a sus definiciones. También se utilizan los milímetros de columna de agua (mm mm  c.d.a.).

 Véase también[editar ] 

CAVITACION La cavitación se define a partir de la generación controlada y repetida de micro-burbujas de vacío en el interior de un líquido, fluido o material fisiológico, seguido de su propia implosión. Este método se caracteriza por lograr romper las difíciles estructuras de los depósitos grasos localizados. Estas zonas suelen ser resistentes a las dietas de adelgazamiento, dado su carácter de almacenamiento y no son fáciles de eliminar, tampoco, a través del ejercicio o los masajes. La cavitación consigue actuar sobre estas zonas, liberándolas de la grasa. Es un reafirmante muscular y moldeador del cuerpo que obtiene resultados en pocas sesiones. La cavitación o aspiraciones en  en vacío vacío  es un efecto  efecto hidrodinámico hidrodinámico  que se produce cuando el  agua el agua  o cualquier otro  otro fluido fluido  en estado líquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido debido a la conservación de la  la  constante de Bernoulli.. Puede ocurrir que se alcance la  Bernoulli la presión de vapor  del del  líquido líquido  de tal forma que las  moléculas las moléculas  que lo componen cambian inmediatamente a estado de  de vapor , formándose burbujas o, más correctamente, cavidades . Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e  e implosionan implosionan  (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, «aplastándose» bruscamente las burbujas) produciendo una estela de gas y un arranque de metal de la superficie en la que origina este fenómeno. La implosión causa  causa ondas de presión  presión que viajan en el líquido a velocidades próximas a las del sonido, es decir independientemente del fluido la velocidad adquirida va a ser próxima a la del

 

sonido. Estas pueden disiparse en la corriente del líquido o pueden chocar con una superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presión es la misma, el material tiende a debilitarse metalúrgicamente y se inicia una erosión que, además de dañar la superficie, provoca que ésta se convierta en una zona de mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco de formación de burbujas de vapor. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en contacto con una pared sólida cuando implosionan, las fuerzas ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida. Nótese que dependiendo del material usado se puede producir una oxidación del material lo que debilitaría estructuralmente el material. El fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión de que se tratara de grava que golpea en las diferentes partes de la máquina. Se puede presentar también cavitación en otros procesos como, por ejemplo, en hélices de barcos y aviones, bombas y  y tejidos vascularizado vascularizadoss de algunas plantas. Se suele llamar  corrosión corrosión  por cavitación al fenómeno por el que la cavitación arranca la capa de óxido (resultado de la  la pasivación pasivación)) que cubre el metal y lo protege, de tal forma que entre esta zona (ánodo ánodo)) y la que permanece pasivada (cubierta por óxido) se forma un  un par galvánico  en el que el ánodo (el que se corroe) que es la zona que ha perdido su capa de galvánico óxido y la que lo mantiene (cátodo ( cátodo)).

Introducción [editar ]  El proceso físico de la cavitación es casi exactamente igual que el que ocurre durante la  ebullición la ebullición.. La mayor diferencia entre ambos consiste en cómo se efectúa el cambio de  de fase fase..  La  ebullición La ebullición  eleva la  la presión de vapor  del del  líquido líquido  por encima de la  la presión presión  ambiente local para a fase producir el cambio a  fase  gaseosa gaseosa,, mientras que la cavitación es causada por una caída de la la  presión presión  local por debajo de la  la presión de vapor  que causa una succión. Para que la cavitación se produzca, las «burbujas» necesitan una superficie donde nuclearse. Esta superficie puede ser la pared de un contenedor o depósito, impurezas del líquido o cualquier otra irregularidad, pero normalmente ha de tenerse en cuenta la temperatura del fluido que, en gran medida va a ser la posible causa de la cavitación. El factor determinante en la cavitación es la  la  temperatura temperatura  del del  líquido líquido.. Al variar la  temperatura la temperatura  del del  líquido líquido  varía también la  la presión de vapor  de forma importante, haciendo más fácil o difícil que para una  una presión presión  local ambiente dada la  la presión de vapor  caiga a un valor que provoque cavitación.

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Problemas

 

 

 

Daño por cavitación de una  una  turbina Francis. Francis. 

La cavitación es, en la mayoría de los casos, un suceso indeseable. En dispositivos como  hélices como hélices  y bombas bombas,, la cavitación puede causar mucho  mucho ruido ruido,, daño en los componentes y una pérdida de  de rendimiento rendimiento..  Este fenómeno es muy estudiado en  en ingeniería naval  naval durante el diseño de todo tipo de  barcos barcos  debido a que acorta la vida útil de algunas partes tales como las  las hélices hélices  y de losstimones lo timones..  En el caso de los  los submarinos submarinos  este efecto es todavía más estudiado, evitado e indeseado, puesto que imposibilita a estos navíos de guerra mantener sus características operativas de silencio e indetectabilidad por las  las  vibraciones vibraciones  y ruidos ruidos  que la cavitación provoca en el  el casco casco  y las  hélices las hélices..  El colapso de las cavidades supone la presencia de gran cantidad de  de energía energía  que puede causar enorme daño. La cavitación puede dañar casi cualquier material. Las picaduras causadas por el colapso de las cavidades producen un enorme desgaste en los diferentes componentes y pueden acortar enormemente la vida de la  la bombas bombas  ohélices hélices..   Además de todo lo anterior, anterior, la creación y posterior colapso colapso de las burbujas burbujas crea  fricción crea fricción  y turbulencias turbulencias  en el  el líquido líquido.. Esto contribuye a una pérdida adicional de  rendimiento de rendimiento  en los dispositivos sometidos a cavitación. La cavitación se presenta también en el fondo de los  los ríos ríos  donde se genera a partir de irregularidades del  del lecho lecho  disociando el  el agua agua  y el  el aire aire.. Ambos son sometidos a  a presiones presiones,,  dando lugar, este último, a burbujas que, con la fuerza del  del agua agua,, se descomponen en tamaños microscópicos, saliendo disparadas a gran  gran velocidad velocidad.. Esto provoca un fuerte impacto en el  lecho el lecho  que puede ser de hasta 60  60 t/m² m².. Su importancia radica en la constancia y repetición del fenómeno, lo que favorece su actuación. La cavitación es un  un  proceso erosivo  erosivo frecuente en los  pilares los pilares  de los  los puentes puentes.. 

 

 Aunque la cavitación es un fenómeno indeseab indeseable le en la mayoría de las circunstancias, circunstancias, esto no no siempre es así. Por ejemplo, la  la  supercavitación supercavitación  tiene aplicaciones militares como por ejemplo en los  torpedos  de desupercavitación supercavitación  en los cuales una burbuja rodea al  al  torpedo torpedo  eliminando de los torpedos esta manera toda  toda fricción fricción  con el  el agua agua.. Estos  Estos  torpedos torpedos  se pueden desplazar a altas  velocidades altas velocidades  bajo el  el agua agua,, incluso hasta a  a velocidades supersónicas. supersónicas. La cavitación puede de  limpieza ultrasónica. ser también un fenómeno positivo en los dispositivos de  ultrasónica. Estos dispositivos hacen uso de  de ondas ondas  sonoras sonoras  ultrasónicas ultrasónicas  y se aprovechan del colapso de las burbujas durante durante la cavitación para la limpieza de las superficies. Otra aplicación de la cavitación es durante el proceso de homogeneización de un producto (ej. proceso biotecnológico) que se lleva a cabo mediante un  un  sonicador . Este aparato posee una punta que se sumerge en la solución a homogeneizar y vibra a frecuencias ultrasónicas. Estas vibraciones de alta frecuencia causan cavitación, que como ya se mencionó es la formación de pequeñas burbujas en el medio líquido. Estas burbujas colapsan liberando su energía mecánica en forma de ondas de choque equivalente a varios miles de atmósferas de presión, rompiendo células presentes en la suspensión. La duración de ultrasonido necesario depende del tipo de células, el tamaño de la muestra y la concentració concentración n celular. Para las células bacterianas como la  la E. coli, coli, 30 a 60 segundos puede ser suficiente para muestras pequeñas. Células delevadura delevadura,, pueden necesitar de 2 a 10 minutos.

Bombas y hélices[editar ] 

Desgaste producido por la cavitación en un rodete ro dete de una bomba centrífuga.

Otro ejemplo de desgaste producido por la cavitación en un rodete de una bomba centrífuga.

 

Los álabes Los  álabes  de un  un rodete rodete  de una  una bomba bomba  o de la  la hélice hélice  de un  un barco barco  se mueven dentro de un  fluido un fluido.. Cuando el  el fluido fluido  se acelera a través de los  los álabes álabes  se forman regiones de bajas  presiones bajas presiones.. Cuanto más rápido se mueven los  los  álabes álabes  menor es la  la presión presión  alrededor de los mismos. Cuando se alcanza la   el  fluido fluido  se se  vaporiza vaporiza  y forma pequeñas la  presión de vapor , el burbujas de  causan ondas ondas  de de  presión presión  audibles audibles  y desgaste en de vapor  que al colapsarse causan  los álabes los  álabes..  La cavitación en  en bombas bombas  puede producirse de dos formas diferentes:

Cavitación de succión succión[[editar ]  La cavitación de succión ocurre cuando la succión de la  la  bomba bomba  se encuentra en unas condiciones de baja  baja presión presión//alto alto  vacío vacío  que hace que el  el líquido líquido  se transforme en  en vapor  a la entrada del  del rodete rodete.. Este  Este  vapor  es transportado hasta la zona de descarga de la  la  bomba bomba  donde el  vacío vacío  desaparece y el  el vapor  del del  líquido líquido  es nuevamente comprimido debido a la  la presión presión  de el descarga. Se produce en ese momento una violenta implosión sobre la superficie del  rodete..  del  rodete Un  rodete Un rodete  que ha trabajado bajo condiciones de cavitación de succión presenta grandes cavidades producidas por los trozos de material arrancados por el fenómeno. Esto origina el fallo prematuro de la  la bomba bomba.. 

Cavitación de descarga descarga[[editar ]  la bomba La cavitación de descarga sucede cuando la descarga de la  bomba  está muy alta. Esto ocurre normalmente en una  una bomba bomba  que está funcionando a menos del 10% de su punto de eficiencia óptima. La elevada  elevada presión presión  de descarga provoca que la mayor parte del  del  fluido fluido  circule por dentro de la  la bomba bomba  en vez de salir por la zona de descarga. A este fenómeno se le conoce como slippage. A medida que el  el líquido líquido  fluye alrededor del  del rodete rodete  debe de pasar a una  velocidad una velocidad  muy elevada a través de una pequeña apertura entre el  el  rodete rodete  y el tajamar de la  bomba la bomba.. Esta velocidad provoca el vacío en el tajamar (fenómeno similar al que ocurre en un venturi un  venturi)) lo que provoca que el  el líquido líquido  se transforme en  en vapor . Una  Una  bomba bomba  funcionando bajo del  rodete estas condiciones muestra un desgaste prematuro del  rodete,, tajamar y  y álabes álabes.. Además y debido a la alta  alta presión presión  de funcionamiento es de esperar un fallo prematuro de las  las juntas  juntas de estanqueidad  y rodamientos rodamientos  de la  la bomba bomba.. Bajo condiciones extremas puede llegar a romperse estanqueidad el  eje eje  del el