Principios Fundamentales de Fluidos, Fuerza y Presión: Conceptos Esenciales
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Conceptos de Fluidos
Un fluido adopta su forma a la del recipiente que lo contiene, a diferencia de un objeto sólido, en el que la unión rígida de sus moléculas hace que posea forma propia. Esta característica de los fluidos facilita su transporte por conducciones como un único conjunto y no en múltiples unidades.
Fluidos Gaseosos
Una sustancia está en estado gaseoso cuando su tendencia a expandirse hace que ocupe todo el volumen del recipiente que lo aloja. A mayor volumen, menor presión.
El gas es el aire presente en la atmósfera que se utiliza como transmisor de potencia en las instalaciones neumáticas de aire comprimido.
Fluidos Líquidos
Cuando una sustancia está en estado líquido, su forma se adapta a la parte inferior del recipiente que la contiene debido a la acción de la gravedad. El fluido más conocido es el agua.
Fuerza
La fuerza es una acción física que trata de modificar el estado de los cuerpos. La más conocida es la fuerza de la gravedad. Para medir la fuerza se emplean los dinamómetros. La unidad más empleada es el kilopondio o kilogramo-fuerza.
Concepto de Trabajo
Si la fuerza ejercida sobre un objeto en reposo es superior a la resistencia que este ofrece a ser desplazado, dicha fuerza habrá sido capaz de efectuar un trabajo.
Concepto de Momento de una Fuerza
Cuando el cuerpo sobre el que se ejerce la fuerza está sujeto o pivotado sobre un punto determinado, su movimiento no va a ser rectilíneo, sino circular. Así surge el concepto de momento.
Presión
La presión es el resultado de relacionar la fuerza ejercida sobre un cuerpo con la superficie sobre la que incide en dicho cuerpo. Cuanto mayor sea la superficie para una fuerza aplicada sobre un objeto, su presión será menor. La presión se puede medir con un manómetro. La unidad de presión más utilizada es el bar.
La presión se puede medir con un manómetro para conocer la presión de un fluido en un circuito. También se emplean vacuómetros con los que medir depresiones.
Efectos de la Presión sobre los Líquidos
La presión hidráulica es la presión existente en un punto cualquiera de un volumen líquido.
Conceptos de Presión Atmosférica, Relativa y Absoluta
La presión atmosférica es la que ejerce el peso de la atmósfera sobre la superficie de la Tierra. Su valor se asemeja a la unidad; una atmósfera es igual a la presión atmosférica.
Es usual partir de cero al determinar el valor de la presión; en ese caso, se llama presión relativa. A la presión relativa habría que sumarle la presión atmosférica, dando lugar a la llamada presión absoluta.
Ley de Boyle-Mariotte
La Ley de Boyle-Mariotte relaciona la presión con el volumen durante una transformación dentro de una masa gaseosa. A temperatura constante, el producto del volumen por la presión no varía, de tal modo que el volumen inicial multiplicado por la presión inicial es igual al producto de la presión y el volumen resultante.
Ley de Gay-Lussac
La Ley de Gay-Lussac relaciona el volumen con la temperatura durante una transformación en una masa gaseosa.
Densidad
La densidad está relacionada con la concentración de átomos en sus moléculas. Determina su masa por unidad de volumen. Una sustancia será más densa cuanto mayor sea su masa.
Viscosidad
La viscosidad es una propiedad de una sustancia: cuanto más fuertes sean sus fuerzas intermoleculares, menor capacidad de fluir tendrá, por lo que su viscosidad será mayor. Por tanto, una sustancia será más viscosa cuanto más se aproxime al estado sólido y más alejada esté del estado líquido.
Caudal
El caudal es la cantidad de fluido que puede circular por un conducto en la unidad de tiempo.
Caudal Másico
El caudal másico se cuantifica en función de su masa, expresándose en gramos/segundo.