• Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente al ser sometida a un esfuerzo cortante (esfuerzo tangencial), no importa cuan pequeño sea éste.

• Fluido es aquella sustancia que, debido a su poca cohesión intermolecular, carece de forma propia y adopta la forma del recipiente que lo contiene.

De hecho según estas dos definiciones los fluidos comprenden los estados líquido y gaseoso de la materia.

En cambio si el elemento es un fluido entonces se producirá un desplazamiento cuya velocidad es proporcional a la fuerza aplicada. Mientras no cese la fuerza continuara a existir el desplazamiento.

La densidad absoluta o específica es la masa por unidad de volumen.

Esta es por lo general función de la presión y la temperatura a la cual se encuentra el fluido.

El peso específico es el peso por unidad de volumen

La densidad relativa (Gravedad Específica) es la relación entre la masa del cuerpo a la masa de un mismo volumen de agua destilada a presión atmosférica (nivel del mar) y a 4 ºC.

El volumen específico es el inverso de la densidad.

En los fluidos como en los sólidos se verifica la ley fundamental de la elasticidad: El esfuerzo unitario es proporcional a la deformación unitaria.

La viscosidad es la propiedad de un fluido que da lugar a fuerzas que se oponen al movimiento relativo de capas adyacentes en el fluido. Estas fuerzas viscosas se originan en las que existen entre las moléculas del fluido y son de carácter similar a las fuerzas cortantes de los sólidos.

Cabe señalar que la viscosidad sólo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir. Es por ello por lo que llenado un recipiente con un líquido, la superficie del mismo permanece plana, es decir, perpendicular a la única fuerza que actúa en ese momento, la gravedad, sin existir por tanto componente tangencial alguna.

La viscosidad es característica de todos los fluidos, tanto líquidos como gases, si bien, en este último caso su efecto suele ser despreciable, están más cerca de ser fluidos ideales.

Por otra parte, entre las moléculas de un fluido en contacto con un sólido y las moléculas del sólido existen fuerzas moleculares que se denominan fuerzas de adherencia.

En la figura se observa que:

La viscosidad se puede expresar entonces como:

Esto indica que la velocidad con que se desplaza la placa superior es proporcional a la fuerza aplicada, y fue un principio descubierto por Newton.

• En un fluido ideal la viscosidad es cero μ = 0
• En un fluido real la viscosidad toma un valor finito μ > 0
• En un sólido la viscosidad tiende al infinito μ ≈ 0

La viscosidad de un fluido puede medirse a través de un parámetro dependiente de la temperatura llamada coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad:

• Coeficiente de viscosidad dinámico, designado como η o μ. En unidades en el SI: [µ] = [Pa·s] = [kg·m-1·s-1] ; otras unidades: 1 Poise (P) = 10-1 Pa·s = [10-1 kg·s-1·m-1]

• Coeficiente de viscosidad cinemática, designado como ν, y que resulta ser igual al cociente del coeficiente de viscosidad dinámica entre la densidad ν = μ/ρ. (En unidades en el SI: [ν] = [m2.s-1]. En el sistema cegesimal es el Stoke(St).

El número de Reynolds es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido.

Por medio de diversos estudios se ha podido demostrar que la transición del flujo laminar al turbulento en tuberías no es solo función de la velocidad, sino también de la densidad y viscosidad del fluido y del diámetro de la tubería por donde circula dicho fluido. Estas variables se combinan en la expresión del número de Reynolds, el cual es adimensional

Este número recibe su nombre en honor de Osborne Reynolds (1842-1912), quien lo describió en 1883. Viene dado por siguiente fórmula:

donde
ρ: densidad del fluido
vs: velocidad característica del fluido
D: Diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido
μ: viscosidad del fluido
ν: viscosidad cinemática del fluido

Cuando el numero de Reynolds es menor de 2100 para una tubería circular recta, el flujo siempre es laminar, cuando el valor es superior a 4000, el flujo será turbulento excepto en algunos casos especiales.

La presión se define como una fuerza por unidad de área, y es una de las variables más utilizadas e importantes en los procesos industriales. Las presiones que se necesitan medir a nivel de planta están en un rango de presiones de muy alto vacio (aproximadamente 1 micrón de Hg) hasta presiones superiores a los 10.000 psi.

Entre las diferentes tipos de presiones encontramos las siguientes:
Presión barométrica: es el nivel de la presión atmosférica por encima del vacio perfecto
Presión atmosférica normalizada: es de 1.01325 bar o 1 atm (760 mmHg)
Presión manométrica: es la presión medida por encima de la atmosférica, mientras que la presión absoluta se refiere al vacio perfecto
Vacio: es la depresión por debajo del nivel atmosférico. La referencia a las condiciones de vacio se hace a menudo expresando la presión absoluta en términos de altura de columna de mercurio o de agua. Las unidades utilizadas normalmente son milímetros de mercurio, micras de mercurio, pulgadas de agua y pulgadas de mercurio.

Propiedades de la presión en un medio fluido

• La presión en un punto de un fluido en reposo es igual en todas las direcciones (principio de Pascal).
• La presión en todos los puntos situados en un mismo plano horizontal en el seno de un fluido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es la misma.
• En un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce en el interior del fluido una parte de este sobre la otra es normal a la superficie de contacto (Corolario: en un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce el fluido sobre la superficie sólida que lo contiene es normal a ésta).
• La fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción reacción, resulta en una compresión para el fluido, jamás una tracción.
• 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 no es constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal.
• En los líquidos un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a una presión en función únicamente de la profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendrá la misma presión. A la línea imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie equipotencial de presión.

Existen dos escalas de temperatura comunes en las industrias químicas y biológicas. Ellas son grados Fahrenheit (ºF) y Celsius (ºC). es muy frecuente que se necesite obtener valores equivalentes de una escala a la otra. Ambas usan el punto de congelación y el punto de ebullición del agua a 1 atm de presión como patrones. Las temperaturas también son expresadas con unidades absolutas en grados Kelvin (K) en el sistema internacional y grados Rankine (ºR) en el sistema inglés, en vez de ºC y ºF respectivamente.

Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias varían en función de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (gaseoso, líquido, sólido, plasma...), su volumen, la solubilidad, la presión de vapor o la conductividad eléctrica.

FLUIDO NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS