¿Qué es la ingeniería de fluidos?
La ingeniería de fluidos tiene que ver con el diseño e implementación de sistemas que transportan fluidos o maquinaria cuya función depende de las propiedades del fluido. En este contexto, los fluidos son todos los materiales que fluyen sin forma fija, se deforman bajo presión y se ajustan a la forma de sus contenedores. Los líquidos, gases y plasmas son todos fluidos. Los proyectos comunes en ingeniería de fluidos pueden involucrar la construcción de una tubería o el diseño eficiente de vehículos.
En el corazón, la ingeniería de fluidos es la dinámica de fluidos, la ciencia de los fluidos en movimiento. Las propiedades mecánicas de los líquidos se tratan en la ciencia aplicada de la hidráulica. Neumática estudia las propiedades y aplicaciones de los gases presurizados. Aunque estas son dos disciplinas distintas, los fluidos involucrados generalmente comparten los mismos fenómenos de flujo y se describen mediante las mismas ecuaciones.
La hidráulica aborda los problemas prácticos de ingeniería de almacenamiento, movimiento y uso de líquidos. Esto contrasta con la hidrología, que estudia el movimiento natural del agua a través de la corteza terrestre. Las propiedades de un líquido en reposo son el tema de la hidrostática. Estos entran en juego al diseñar presas, prensas hidráulicas y maquinaria sumergible.
La hidrodinámica se ocupa de los problemas de ingeniería de fluidos que implican fricción y turbulencia. Estos son típicamente factores cuando se usan líquidos que fluyen a través de tuberías o presión hidráulica para conducir dispositivos mecánicos. El funcionamiento eficiente de las bombas, la maquinaria turbo y los motores hidráulicos dependen del control efectivo de estas fuerzas.
La neumática se ocupa principalmente del uso de gas a presión para accionar dispositivos mecánicos. Los sistemas de frenos, las herramientas eléctricas y los pulverizadores funcionan con frecuencia con gas comprimido. La ingeniería de fluidos produce una amplia gama de dispositivos neumáticos industriales que dependen del aire atmosférico comprimido. Dicha fuente de energía está fácilmente disponible sin los peligros de fuga asociados con el uso de otros gases.
El movimiento a través de un medio fluido puede involucrar proyectos tan diversos como el diseño de aeronaves o la producción de hélices de barcos eficientes. La ingeniería de fluidos se aplica a la aeronáutica mediante la ecuación de Bernoulli, que describe el comportamiento del flujo de fluidos a lo largo de una superficie. Las mismas ecuaciones también podrían describir propiedades que afectan el movimiento de líquidos a través de un área confinada o el movimiento de un submarino a través del océano.
En la perforación de petróleo o gas natural, el ingeniero de lodo emplea principios de ingeniería de fluidos al elegir el lodo de perforación, o fluido, que proporciona presión hidrostática en el pozo. El material se inyecta en el orificio para excluir fluidos extraños, enfría y lubrica la broca y ayuda a llevar los recortes de perforación a la superficie. El aire comprimido, el agua corriente y las mezclas de arcilla a base de agua o aceite pueden usarse como fluido.