¿Qué es la mecánica de fluidos y qué aplicaciones tiene?
No hay que olvidar que la Ingeniería en Organización Industrial ha de tener presente esta cuestión. Sigue leyendo para saber más.
¿Qué es la mecánica de fluidos?
La mecánica de fluidos es un área de la física que se dedica a estudiar el movimiento de estos. Hay que señalar, por otra parte, que estudia los fluidos en reposo y en movimiento, indistintamente.
Si hay un campo práctico en el que tiene especial importancia la mecánica, este es la ingeniería. El resultado es que tener un conocimiento de física, y concretamente de esta área, es imprescindible para trabajar bien en la ingeniería. Y no se trata solo de tener un conocimiento de física, sino también de saber cómo reaccionan los principales fluidos.
Dicho esto, hay que señalar que las aplicaciones de la mecánica y dinámica de fluidos son múltiples. Y en la vida cotidiana, también este aspecto resulta especialmente relevante. Vale la pena, pues, disponer de información relacionada con las principales posibilidades y aplicaciones. Aquí las enumeramos.
Principales ramas de la mecánica de fluidos
La mecánica de fluidos tiene numerosas ramas. Son las siguientes:
Hidrostática
La hidrostática es el estudio de la mecánica de los fluidos cuanto estos están en fase de reposo. Esto significa, que no haya fuerzas que los movilicen.
Hidrodinámica
La hidrodinámica describe el movimiento de los fluidos, las fuerzas que intervienen y las consecuencias de este movimiento.
Aerodinámica
La aerodinámica se centra en las interacciones entre los fluidos y los cuerpos sólidos. Más concretamente, en cómo estos actúan ante la presencia de los fluidos en su interior o cuando contactan con su superficie.
Propiedades fundamentales de los fluidos
Las propiedades de los fluidos, con independencia de su naturaleza, teniendo en cuenta las Leyes de la Termodinámica. Son estas:
Densidad
La densidad se calcula según la masa por unidad de volumen (p), tomando como referencia la unidad kg/m3. Esto sirve para conocer la presión hidrostática, el caudal de un fluido o su flotabilidad.
Presión
La presión es la fuerza que se aplica a la unidad de superficie de un fluido. Se representa por el principio de Pascal y se experimenta en todas direcciones.
Viscosidad
La viscosidad es la resistencia interna que tiene un fluido, tanto a deformarse como al movimiento. Básicamente, supone la resistencia de una capa de flujo frente a la siguiente capa
Compresibilidad
La compresibilidad es la capacidad de los fluidos de ocupar menos superficie ante una fuerza o presión. Se da, sobre todo, en los gases.
Tensión superficial
La tensión superficial es una fuerza que actúa para reducir la superficie que ocupa un fluido y funciona de forma elástica.
Tipos de fluidos
Los fluidos pueden ser newtonianos, no newtonianos, compresibles, incompresibles, ideales o reales. Veamos cada caso:
Newtonianos
Los fluidos newtonianos son aquellos que mantienen su viscosidad, con independencia de la fuerza que se aplique. Esto sucede con el agua, el aceite o los los aceites de hidrocarburos.
No newtonianos
Los fluidos no newtonianos son los que sí pueden variar el grado de viscosidad en función de la fuerza aplicada. El gel, el champú o la pasta de dientes son algunos ejemplos.
Compresibles
Los fluidos compresibles son aquellos cuyo volumen puede variar en función de la presión que se aplique. Algunos casos populares son los gases o los vapores, y esa cualidad se puede aprovechar.
Incompresibles
Los fluidos incompresibles no tienen modificaciones de volumen, aunque se les aplique presión. Como casos conocidos tenemos los alcoholes o el mercurio líquido.
Ideales vs. Reales
La diferenciación entre fluidos ideales y reales se refiere, fundamentalmente, a una cuestión e viscosidad. En un fluido ideal, la viscosidad es cero y se podría deformar ante cualquier tensión que se aplicase. Sin embargo, en todos los fluidos reales, existe algún grado de viscosidad y esta se debe tener en cuenta porque es la que señalará si es o no compresible y en qué grado.
Aplicaciones de la mecánica de fluidos en la vida real
Las aplicaciones de la mecánica de fluidos en la vida real son diversas. Estos son algunos ejemplos prácticos:
Centrales hidroeléctricas y energías renovables
La mecánica de fluidos nos permite entender por qué, por ejemplo, se genera la energía cinética y mecánica en las centrales hidroeléctricas o en los parques eólicos o para la energía mareomotriz. Gracias a ello, sabemos cuál es el potencial de las energías renovables.
Automoción y transporte
En la automoción y el transporte, es fundamental entender la mecánica de fluidos porque los motores funcionan con determinados aceites y agua. Y la viscosidad y densidad son elementos imprescindibles para un funcionamiento correcto de los componentes de un vehículo.
Sistemas de refrigeración y climatización
En los sistemas de refrigeración y climatización, la mecánica de fluidos es igualmente importante. No en vano, se trata de entender cómo se desplaza el aire y cómo se transforman determinados fluidos para generar frío o calor.
Medicina y biomecánica
El comportamiento de la sangre y del sistema circulatorio del ser humano, así como el sistema respiratorio, en general, son relevantes para aplicar cualquier terapia. Asimismo, entender cómo funcionan los líquidos sinoviales son igualmente importantes para la biomecánica.
Ingeniería aeroespacial
La ingeniería aeroespacial no funcionaría si no se entendiera la mecánica de fluidos. La ausencia de gravedad influye, y mucho, de ahí que convenga tenerla como factor para la construcción de aparatos o la estancia en el espacio.
Importancia de la mecánica de fluidos en la actualidad
La mecánica de fluidos en la actual tiene importancia por numerosos factores del día a día, tanto personales como globales. Estos son los más relevantes.
- Terapias médicas:
las terapias médicas, la cirugía, la instalación de prótesis o la cura de enfermedades tienen relación con el funcionamiento de los fluidos.
- Construcción de aparatos aéreos:
los aparatos aéreos se construyen teniendo en cuenta la dinámica de fluidos, igualmente presente en la atmósfera. También se tiene presente para la fabricación de combustibles.
- Construcción de motores y vehículos:
los motores se adaptan a la mecánica de fluidos, así como la carrocería de los vehículos, para uso personal o colectivo. Igualmente, se utiliza en la construcción válvulas.
- Generación de energía:
las centrales hidroeléctricas, eólicas o mareomotrices tienen presente la mecánica de fluidos. De lo contrario, no se podrían construir.
- Control de la contaminación:
conocer la generación y condensación de gases permite conocer alternativas para reducir la contaminación. Cualquier política de medio ambiente tiene en cuenta este punto.
Cualquier área de la ingeniería o de la planificación medioambiental trabajará teniendo presente la mecánica de fluidos.
Conclusión
La mecánica de fluidos, por muchas razones, marca la diferencia en la vida cotidiana, pero también en la profesional. Así, un conocimiento profundo de esta disciplina te permitirá proponer fórmulas, soluciones y, por supuesto reparaciones si hay problemas.
