La diferencia clave entre fluidos compresibles e incompresibles es que los fluidos compresibles ocurren en la realidad, mientras que los fluidos incompresibles son un concepto desarrollado para facilitar los cálculos.
Los fluidos son gases o líquidos que toman la forma del recipiente. En dinámica de fluidos, la compresibilidad de un fluido es un factor muy importante. En la naturaleza, todos los fluidos son compresibles, pero definimos fluidos incompresibles para nuestra conveniencia de estudio. Los conceptos de fluidos compresibles e incompresibles juegan un papel importante en campos como la dinámica de fluidos, la estática de fluidos, la aviación y muchos otros campos. Por lo tanto, es vital tener una comprensión adecuada de los conceptos de compresibilidad de los fluidos para comprender dichos campos.
¿Qué son los fluidos compresibles?
Cada fluido que encontramos en nuestra vida diaria es comprimible. Para entender qué son los fluidos compresibles, primero hay que entender qué es la compresibilidad. La compresibilidad de un fluido es la reducción del volumen del fluido debido a las presiones externas que actúan sobre él. Por el contrario, un fluido comprimible reducirá su volumen en presencia de presión externa. Por lo tanto, podemos tomar la medida cuantitativa de la compresibilidad como el cambio de volumen relativo del líquido en respuesta a un cambio de presión.
El símbolo de compresibilidad es β o κ. Por lo tanto, podemos definir matemáticamente la compresibilidad como
κ=(-1/v) ∂V/∂p, donde V es el volumen y p es la presión.
En realidad, todos los gases son altamente comprimibles, pero los líquidos no lo son. Por tanto, podemos definir la compresibilidad de dos formas; compresibilidad adiabática e isotérmica.
Figura 01: Los cilindros de GLP contienen gases comprimidos
La compresibilidad adiabática describe la compresibilidad del sistema cuando la temperatura del sistema es constante. Podemos denotarlo con βV Mientras que la compresibilidad isotérmica se refiere a la compresibilidad medida sin transferencia de energía entre el sistema y el entorno. Podemos denotarlo con βS Dado que un proceso adiabático también es isentrópico, este proceso es un proceso de entropía constante.
¿Qué son los fluidos incompresibles?
Los fluidos incompresibles son un tipo hipotético de fluidos que los científicos introdujeron para facilitar los cálculos. Un fluido incompresible es un fluido que no cambia el volumen del fluido debido a la presión externa. La mayoría de los cálculos básicos que hacemos en dinámica de fluidos dependen de la suposición de que el fluido es incompresible.
La aproximación de la incompresibilidad es aceptable para la mayoría de los líquidos ya que su compresibilidad es muy baja. Sin embargo, la compresibilidad de los gases es alta, por lo que no podemos aproximarnos a los gases como fluidos incompresibles. La compresibilidad de un fluido incompresible es siempre cero.
¿Cuál es la diferencia entre fluidos compresibles e incompresibles?
Los fluidos compresibles ocurren en la realidad. De hecho, todos los fluidos que se encuentran en la naturaleza son comprimibles. Los fluidos incompresibles son un concepto que los científicos desarrollaron para facilitar los cálculos. Por lo tanto, esta es la diferencia clave entre fluidos compresibles e incompresibles. En consecuencia, una diferencia significativa entre los fluidos compresibles e incompresibles es que el volumen de los fluidos compresibles disminuye cuando aplicamos presión externa, pero el volumen de los líquidos incompresibles permanece constante. Además, los cálculos de dinámica de fluidos para fluidos incompresibles son muy fáciles en comparación con los cálculos que involucran fluidos compresibles.
Resumen: fluidos compresibles frente a incompresibles
Un fluido es un gas o un líquido. Podemos clasificar los fluidos en dos grandes grupos como fluidos compresibles e incompresibles según su capacidad para someterse a compresión. Sin embargo, no existen tales fluidos que no sufran compresión. Así, el concepto de fluidos incompresibles es hipotético. La diferencia clave entre fluidos compresibles e incompresibles es que los fluidos compresibles ocurren en la realidad, mientras que los fluidos incompresibles son un concepto desarrollado para facilitar los cálculos.
