PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

Fluido es aquella sustancia que, debido a su poca cohesión intermolecular, carece de forma propia y adopta la forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos se clasifican en líquidos y gases.
Los líquidos a una presión y temperatura determinadas ocupan un volumen determinado. Introducido el líquido en un recipiente adopta la forma del mismo, pero llenando solo el volumen que le corresponde

Los gases a una presión y temperatura determinada tienen también un volumen determinado, pero puestos en libertad se expansionan hasta ocupar el volumen completo del recipiente que lo contiene, y no presentan superficie libre.

Propiedades

Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del mismo tanto en reposo como en movimiento. Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido.

Propiedades primarias o termodinamicas:

Presión, Densidad, Temperatura, Energía interna, Entalpía, Entropía, calores específicos y Coeficiente de viscosidad.

Propiedades secundarias (Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos):

Viscosidad, Conductividad térmica, Tensión superficial, Presión de vapor y presión atmosférica.

El movimiento de los gases y los líquidos puede estudiarse en forma aproximada mediante las ecuaciones de la dinamica de fluidos bajo la hipótesis del medio continuo. Sin embargo, para que dicha hipótesis sea validael recorrido libre promedio de las moléculas que constituyen dichos materiales debe ser mucho menor que una longitud característica del sistema físico en el que se encuentra el gas o el líquido en cuestión. De esta forma, las variables de estado del material, tales como la presión, la densidad y la velocidad podran ser consideradas como funciones continuas del espacio y del tiempo, conduciendo naturalmente a la descripción del material como un medio continuo.

Al dividir la longitud del recorrido libre promedio de las moléculas por la longitud característica del sistema, se obtiene un número adimensional denominado número de Knudsen. Calculando el número de Knudsen es facil saber cuando puede describirse el comportamiento de líquidos y gases mediante las ecuaciones de la dinamica de los fluidos. En efecto, si el número de Knudsen es menor a la unidad, la hipótesis del continuo podra ser aplicada; si el número de Knudsen es similar a la unidad o mayor, debera recurrirse a las ecuaciones de la mecanica estadística para describir el comportamiento del sistema.

Cuando el número de Knudsen es similar o mayor a la unidad, el recorrido libre promedio de las moléculas es del mismo tamaño (aproximadamente) que el sistema físico que contiene al material. En estas circunstancias, dada una región del espacio del tamaño de la longitud característica, solo ocasionalmente pasara una molécula por dicha región.

Es por ello quela región de números de Knudsen cercanos o mayores a la unidad se denomina también región de gases rarificados.

La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie.
Cuando sobre una superficie plana de area A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme y perpendicularmente a la superficie, la presión P viene dada por:

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuente se expresa en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva.

donde ρ es la densidad, m es la masa y V es el volumen del cuerpo.
En física, la energía interna U de un sistema intenta ser un reflejo de la energía a escala microscópica. Mas concretamente, es la suma de la energía cinética interna, es decir, de las sumas de las energías cinéticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de la energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades.[] En termodinamica se deduce la existencia [ ]de una ecuación de la forma conocida como ecuación fundamental en representación energética


La entalpía (simbolizada generalmente como 'H', también llamada contenido de calor,y calculada en julios en el sistema internacional de unidades o también en kcal o, si no, dentro del sistema anglo: 'BTU'), es una variable de estado, (lo que quiere decir que, sólo depende de los estados inicial y final) que se define como la suma de la energía interna de un sistema termodinamico y el producto de su volumen y su presión. La entalpía se define mediante la siguiente fórmula:


Dónde: H es la entalpía (en julios), U es la energía interna (en julios), p es la presión del sistema (en pascales), V es el volumen del sistema (en metros cúbicos).
El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinamico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Por lo tanto, el calor específico es la capacidad calorífica específica, esto es:
.[3]
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. Coeficiente de viscosidad cinematico, designado como ν, y que resulta ser igual al cociente del coeficiente de viscosidad dinamica entre la densidad ν = μ/ρ. (En unidades en el SI: [ν] = [m2.s-1]. En el sistemacegesimal es el Stoke(St).
La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinamicos. En termodinamica, la entropía (simbolizada como S) es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de caracter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural.
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío. Por lo general, un objeto mas 'caliente' tendra una temperatura mayor, y si fuere frío tendra una temperatura menor. Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinamico. Mas específicamente, esta relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como 'energía sensible', que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones.
A medida que aumenta la temperatura de un fluido líquido, disminuye su viscosidad. Esto quiere decir que la viscosidad es inversamente proporcional al aumento de la temperatura. La ecuación de Arrhenius predice de manera aproximada la viscosidad mediante la ecuación:


La presa de Tres Gargantas, obra que se llevó a cabo en el río Yangtzé, entre las ciudades de Chongqing y Yichang (provincia de Hubei), es la obra hidraulica mas grande del mundo. En el río Yangtzé, quetiene una longitud de 6.300 km (lo que lo hace el tercero mas largo del mundo, luego del Nilo y el Amazonas) nace en las montañas de la región sudoeste de Tsinghai, desembocando en el mar chino, al norte de Shanghai.
La propuesta para la construcción de esta presa fue en 1919, cuando formaba parte del “Plan Industrial” de China; pero debido a conflictos internos de esta nación se fue posponiendo. Fue hasta 1992 cuando se aprueba definitivamente el proyecto. Al año siguiente comenzó la construcción y su culminación del proyecto fue en el 2009. La presa, que esta compuesta por Qutang, Wu y Xiling, sera la mas grande del mundo, pero inundo mas de 632 km2 de tierra (incluyendo 24500 ha de tierras cultivables), 13 ciudades, cientos de pequeñas aldeas que se ubican a orillas del río que afectan a un total de 1.130.000 personas que tuvieron que ser reubicadas. Ademas se perdieron invaluables tesoros arqueológicos y culturales.
Esta obra tiene varios fines: por un lado se pretende regular los aumentos de caudal que se producen en las épocas de lluvias, dado que el nivel del agua puede variar hasta 50 metros; para evitar las inundaciones y, ademas, abastecer de agua a una gran parte de la población. El control del caudal de este río es ya una aspiración histórica para los chinos dado que las inundaciones han provocado la muerte de miles de personas. Ademas, este control también va a permitir el mejor aprovechamiento para lanavegabilidad.
Por otro lado, se generara electricidad, dado que contara con 26 turbinas de 700.000 kW cada una, sumando una potencia total de 18,2 giga vatios (la producción de energía puede llegar a los 84.000 millones de kW/h al año).
Es sin duda una gran obra de ingeniería hidraulica, por su gran función y por sus dimensiones ya que puede ser visto desde el espacio.

En lo que respecta a la especialidad que voy a tomar como ingeniero civil; pues la verdad siempre he querido hidraulica, aunque aún no me decido que rama de esta quiero tomar. La hidraulica me gusta mucho, se realiza grandes obras que ofrecen un gran beneficio a la sociedad, al igual he visto en revistas, paginas de internet y sobre todo en documentales en televisión (discovery, national , history, etc.), los grandes problemas a los que se enfrentan, y sobre todo como son resueltos. Por otra parte me han dicho que la hidraulica es muy difícil, pero eso no me va a quitar mi sueño de estudiar esta especialidad, ya que para mí es todo un reto.