Fundamentos de Mecánica de Fluidos: Conceptos Clave y Aplicaciones Industriales

Propiedades y Comportamiento de los Fluidos

1. Compresibilidad en Líquidos

¿Qué propiedades de los fluidos pueden despreciarse en los líquidos en casi todas las aplicaciones industriales? La compresibilidad. Los fluidos tienen una compresibilidad muy baja, prácticamente cero. La variación de volumen con respecto a la presión ejercida es casi nula.

2. Fenómeno de Cavitación

¿Qué propiedad de los fluidos influye de manera decisiva en el fenómeno de cavitación? La presión de vapor o presión de saturación.

3. Resistencia al Deslizamiento

¿La resistencia que un fluido opone al deslizamiento de un cuerpo sumergido en él depende solamente de la viscosidad del fluido? Indique de forma razonada si es correcta o falsa.

Falso. La resistencia no depende únicamente de la viscosidad, sino también del gradiente de velocidad y de la temperatura (en un líquido, cuando esta aumenta, la viscosidad disminuye).

4. Manometría Diferencial

¿Un manómetro diferencial sirve para medir la diferencia de presiones entre tres puntos y para ello es necesario conocer la presión en dichos puntos? Indique de forma razonada si es correcto.

Falso. Conociendo los pesos específicos de los líquidos, el fluido intermedio y la diferencia de cotas, es posible determinar la diferencia de presión entre los puntos mediante la ecuación:

P_m - P_n = γ_mh + γ₁h₁ + γ₂h₂

5. Ecuación de Continuidad y Pérdidas

En un caudal existen escapes de agua por la permeabilidad del terreno. ¿Puede aplicarse la ecuación de continuidad considerando un régimen de flujo permanente?

No puede aplicarse, ya que dicha ecuación solo es válida para conductos sin escapes.

6. Conservación de la Cantidad de Movimiento (Euler)

El uso de la ecuación de la conservación de la cantidad de movimiento o de Euler permite analizar esfuerzos sobre el contorno de corrientes permanentes cuya velocidad cambia en magnitud o dirección.

7. Pérdida de Carga y Rugosidad

¿La pérdida de carga depende de la aspereza (rugosidad) de la tubería en el caso de que el flujo sea laminar?

No. En el caso de régimen laminar, se ha demostrado que el factor de fricción solo depende del número de Reynolds, por lo que no depende de la aspereza de la tubería.

8. Aplicación de la Fórmula de Colebrooke-White

¿Puede aplicarse la fórmula de Colebrooke-White a tuberías de sección no circular?

Sí. Solo hay que sustituir en esta ecuación el diámetro (D) por cuatro veces el radio hidráulico (D = 4R_h).

9. Condiciones de Cavitación

¿Cuándo se produce el efecto de cavitación en las condiciones hidráulicas?

• Cuando las presiones son iguales o inferiores a las presiones de vapor o saturación.
• Cuando las velocidades son muy altas, provocando una disminución de la presión.
• Suele producirse frecuentemente en la tubería de aspiración.