UERZA DE FLOTACIÓN. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Si tenemos un cuerpo flotando en la superficie de un líquido o sumergido totalmente en el interior del mismo, la fuerza resultante que mantiene a dicho cuerpo en su posición se denomina “Fuerza de Flotación”.
Cuando un cuerpo está totalmente sumergido en un líquido en reposo, el líquido ejerce presión hodrostática en cada una de las partes del cuerpo en contacto con el fluido. Por la ecuación básica de la Estática de Fluidos, en el mismo nivel h las fuerzas ejercidas sobre el cuerpo debidas a la presión se compensan, pues son iguales en magnitud. Sin embargo, la presión que ejerce el fluido sobre la parte inferior del cuerpo será mayor que la ejercida sobre su parte superior, por lo que las fuerzas correspondientes son diferentes en magnitud y no se compensan. La fuerza resultante debida a la diferencia de presiones hidrostáticas entre el nivel h2 y el nivel h1 es la fuerza de flotación. Es por ello que esta fuerza siempre actúa en dirección vertical y con sentido hacia arriba. Si el cuerpo en flotación no se mueve, la fuerza de flotación estará equilibrando el peso del cuerpo. Experimentalmente se puede comprobar que la fuerza de flotación no depende del material del que está hecho el objeto sumergido, sino de las presiones hidrostáticas que ejerce el fluido sobre el volumen de dicho objeto. Es por ello que podemos sustituirlo por el fluido circundante con su misma forma y volumen. Esta porción de fluido experimentará el mismo estado de presiones que el cuerpo cu erpo en cuestión. Vamos a suponer que tenemos un líquido de densidad L e inmerso dentro de él tenemos un sólido de volumen V cuya frontera es la línea ABCDA. Al estar inmerso, el cuerpo sólido ha desplazado una cantidad de líquido con el mismo volumen Vd = V. Ahora vamos a sustituir el sólido por el líquido, como se ve en e n la siguiente figura.
El líquido que se encuentra debajo del tramo ABC soporta el peso del fluido contenido en la columna ABCEFA (rayado en rojo). De la misma manera, el líquido que se encuentra debajo de la línea ADC soporta el peso del fluido contenido en la columna ADCEFA (rayado en amarillo). Como la porción de fluido se encuentra en equilibrio, se cumple la Primera Ley de Newton, por tanto, la fuerza de flotación que mantiene a la porción de fluido en su lugar es una fuerza cuya dirección es vertical, su sentido es opuesto a la gravedad y que es la resultante de la resta de ambos pesos:
Como vemos, la fuerza de flotación corresponde al peso del volumen V de líquido encerrado dentro de la línea ABCDA. Lo anterior lo podemos resumir con el “Principio de Arquímedes ”, el cual dice que todo cuerpo
sumergido total o parcialmente en un fluido estará sostenido por una fuerza cuya magnitud es igual a la magnitud del peso del fluido desplazado por el cuerpo.
Como se dijo anteriormente, para un cuerpo totalmente sumergido el volumen de fluido desplazado Vd coincidirá con el volumen total V del cuerpo. Pero para un cuerpo parcialmente sumergido el volumen de fluido desplazado Vdcorresponderá al volumen de la parte sumergida del cuerpo en flotación.
Veamos los diferentes casos que se pueden pre sentar…
CUERPOS TOTALMENTE SUMERGIDOS
El cuerpo sumergido tiene las misma densidad que el agua
CUERPOS PARCIALMENTE SUMERGIDOS
Como V > Vd, el cuerpo sumergido tiene densidad menor que el agua.
CUERPOS ANCLADOS EN EL FONDO
Para mantener el cable tenso, el cuerpo sumergido debe tener una densidad menor que el agua.
CUERPOS SOSTENIDOS DESDE ARRIBA
Para mantener el cable tenso, el cuerpo sumergido debe tener una densidad mayor que el agua.
CUERPOS QUE SUBEN DESDE EL FONDO CON ACELERACIÓN
Para mantener una aceleración con sentido positivo, el cuerpo sumergido debe tener una densidad menor que el agua.
CUERPOS QUE BAJAN HACIA EL FONDO CON ACELERACIÓN
Para mantener una aceleración con sentido negativo, el cuerpo sumergido debe tener una densidad menor que el agua.
http://www.tecnoficio.com/docs/doc60.php http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/07_Apunte%20Sepapdfraciones.
La flotación es un proceso fisicoquímico de tres fases (sólido -líquido-gaseoso) que tiene por objetivo la separación de especies minerales mediante la adhesión selectiva de partículas minerales a burbujas de aire. En química, es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más especies químicas que no reaccionan entre sí, cuyos componentes
se encuentran en proporción que varía entre ciertos lí mites. Toda disolución está formada por un soluto y un medio dispersante denominado disolvente o solvente. El disolvente es la sustancia que está presente en el mismo estado de agregación que la disolución misma; si ambos (soluto y disolvente) se encuentran en el mismo estado, el disolvente es la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución; en caso que haya igual cantidad de ambos (como un 50% de etanol y 50% de agua), la sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, el agua). Una disolución puede estar formada por uno o más solutos y uno o más disolventes. Una disolución será una m ezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración. Un buen ejemplo podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua (o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama). Esto nos lleva al importante concepto llamado flotación, que se trata con el principio fundamental de Arquímedes. Cuando un cuerpo se sumerge total o parcialmente en un fluido, una cierta porción del fluido es desplazado. Teniendo en cuenta la presión que el fluido ejerce sobre el cuerpo, se infiere que el efecto neto de las fuerzas de presión es una fuerza resultante apuntando verticalmente hacia arriba, la cual tiende,en forma parcial, a neutralizar la fuerza de gravedad, también vertical, pero apuntando hacia abajo. La fuerza ascendente se llama fuerza de empuje o fuerza de flotación y puede demostrarse que su magnitud es exactamente igual al peso del fluido desplazado. Por tanto, si el peso de un cuerpo es menor que el del fluido que desplaza al sumergirse, el cuerpo debe flotar en el fluido y hundirse si es más pesado que el mismo volumen del líquido donde está sumergido. El principio de Arquímedes es un enunciado de esta conclusión, del todo comprobada, que dice que todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido, está sometido a una fuerza igual al peso del fluido desalojado. Este principio explica el funcionamiento de un tipo de hidrómetro empleado universalmente en los talleres para determinar el peso específico del líquido de las baterías de los automóviles. Un flotador se hunde o no hasta cierta señal, dependiendo del peso específico de la solución en la que flota. Así, el grado de carga eléctrica de la batería puede determinarse, pues depende del peso específico de la solución. http://www.monografias.com/trabajos16/tecnicas-flotacion/tecnicas-flotacion.shtml realizadas por la empresa Delphi en el tratamiento de aguas residuales es la flotación. La flotación es una "operación física unitaria", esto es, un método de tratamiento en el que predominan los fenómenos físicos, que se emplea para la separación de partículas de una fase líquida. La separación se consigue introduciendo finas burbujas de gas, normalmente aire, en la fase líquida. Las burbujas se adhieren a las partículas, y la fuerza ascensorial que experimenta el conjunto partícula-burbuja de aire hace que suban hasta la superficie del líquido. De esta forma, es posible hacer ascender a la superficie partículas cuya densidad es mayor que la del líquido, además de favorecer la ascensión de las partículas cuya densidad es inferior, como el caso del aceite en el agua. Una vez las partículas se hallan en superficie, pueden recogerse mediante un rascado superficial En el tratamiento de aguas residuales, la flotación se emplea para la eliminación de la materia suspendida y para la concentración de los fangos biológicos. La principal ventaja del proceso del proceso de flotación frente al de sedimentación consiste en que permite eliminar mejor y en menos tiempo las partículas pequeñas o ligeras cuya deposición es lenta. Su uso está generalizado para las aguas industriales y no tanto para las urbanas. 1. DESCRIPCIÓN: La flotación como proceso de descontaminación se realiza con microburbujas, de diámetros del orden de 15 -100 micrómetros (*m) y con burbujas medianas (100-600 *m). En el primer caso, la capacidad de remoción de carga de estas burbujas es muy pequeña, sin embargo, hoy en día existen técnicas y equipos que generan burbujas de tamaño intermedio. Las burbujas se añaden, o se induce su formación, mediante uno de los siguientes métodos: 1. Aireación a presión atmosférica (flotación por aireación). 2. Saturación con aire a la presión atmosférica, seguido de la aplicación del vacío al líquido (flotación por vacío).
3.
Inyección de aire en el líquido sometido a presión y posterior liberación de la presión a que está sometido el líquido (flotación por aire disuelto FAD).
Normalmente, se suelen añadir determinados compuestos químicos para facilitar el proceso de flotación. En su mayor parte, est os reactivos químicos funcionan de manera que crean una superficie o una estructura que permite absorber o atrapar fácilmente las burbujas de aire. Los reactivos químicos inorgánicos, tales como las sales de hierro o de aluminio y la sílice activada, se emplean para agregar las partículas sólidas, de manera que s e cree una estructura que facilite la absorción de las burbujas de aire. También se pueden emplear diversos polímeros orgánicos para modificar la naturaleza de las interfases aire-líquido, sólido líquido, o de ambas a la vez. Por lo general, estos compuestos actúan situándose en la interfase para producir los cambios deseados. 2.
3.
En los sistemas de flotación por aireación, las burbujas de aire se introducen directamente en la fase líquida por medio de difusores o turbinas sumergidas. La aireación directa durante cortos periodos de tiempo no es especialmente efectiva a la hor a de conseguir que los sólidos floten. La instalación de tanques de aireación no suele estar recomendada para conseguir la flotación de las grasas, aceites y sólidos presentes en las aguas residuales normales, pero ha resultado exitosa en el caso de algunas aguas residuales con tendencia a generar espumas. FLOTACIÓN POR AIREACIÓN: La flotación por vacío consiste en saturar de aire el agua residual directamente en el tanque de aireación, o permitiendo que el aire penetre en el conducto de aspiración de una bomba. Al aplicar un vacío parcial, el aire disuelto abandona la solución en forma de burbujas diminutas. Las burbujas y las partículas sólidas a las que se adhieren ascienden entonces a la superficie para formar una capa de espuma que se elimina mediante un mecanismo de rascado superficial. La arena y demás sólidos pesados que se depositan en el fondo, se transportan hacia un cuenco central de fangos para su extracción por bombeo. En el caso de que la instalación esté prevista para la eliminación de las arenas y si el fango ha de ser digerido, es necesario separar la arena del fango en un clasificador de arena antes del bombeo a los digestores. La instalación está compuesta por una cuba cilíndrica cubierta, en la que se mantiene un vacío parcial, que i ncluye mecanismos par ala extracción de fangos y espumas. La materia flotante se barre continuamente hacia la periferia de la cuba, donde se descarga automáticamente a una arqueta de espumas de donde se extrae de la instalación por bombeo, asimismo, en condiciones de vacío parcial. El equipo auxiliar incluye un calderín para saturar de aire el agua residual, un tanque que proporciona un tiempo de detención corto para la eliminación de las burbujas grandes y las bombas de fangos y de espumas..
4. 5.
FLOTACIÓN POR VACÍO: FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO:
En los sistemas FAD (Flotación por Aire Disuelto), el aire se d isuelve en el agua residual a una presión de varias atmósferas, y a continuación se libera la presión hasta alcanzar la atmosférica. En las instalaciones de pequeño tamaño, se puede presurizar a 275230 kPa mediante una bomba la totalidad del caudal a tratar, añadiéndose el air e comprimido en la tubería de aspiración de la bomba . El caudal se mantiene bajo presión en un c alderín durante algunos minutos, para dar tiempo para dar tiempo a que el aire se disuelva. A continuación, el líquido presurizado se alimenta al tanque de flotación a través de una válvula reductora de presión, lo cual provoca que el aire deje de estar e n disolución y que se formen diminutas burbujas distribuidas por todo el volumen de líquido. En las instalaciones de mayor tamaño, se recircula parte del efluente del proces o de FAD (entre el 15 y el 20 por ciento), el cual se presuriza, y se semisatura con aire. El caudal recirculado se mezcla con la corriente principal si p resurizar antes de la entrada al tanque de flotación, lo que provoca que el aire deje de estar en disolución y entre en contacto con las partículas sólidas a la entrada del tanque. Las principales aplicaciones de la flotación por aire disuelto se centran en el tratamiento de vertidos industriales y en el espesado de fangos. 4.1. ANTECEDENTES HISTÓRICOS DEL SISTEMA FAD: El proceso de flotación por aire disuelto surgió en 1924 en los países escandinavos y fue desarrollado inicialmente para la recuperación de fibras en la industria del papel. Los principales hitos en el desarrollo de equipos y procesos FAD son descritos en la Tabla que s igue: Pare ver este gráfico descargar la versión c ompleta desde el menú superior, opción: "Bajar trabajo" Hoy en día se reconoce a la FAD como uno de los más económicos y efectivos métodos de recuperación-remoción de sólidos y iones, el tratamiento de aguas de procesos 4.2. VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL SISTEMA FAD: La creciente utilización de la FAD en todos los campos, se debe a las div ersas ventajas con relación al proceso de coagulaciónsedimentación. Entre otras pueden ser citadas: • Alta eficiencia (incluyendo cinética) en la remoción de sólidos.
• Menor área requerida para instalación. El equipo de flotación ocupa apenas una fracción del área ocupada por unidades de
sedimentación (para capacidades similares). • Mayor eficiencia en la remoción de DBO que otros p rocesos de separación. • Alta tasa de separación (o flujo superficial). Existen unidades FAD modernas com capacidad hasta de 40 m/h (m3/m2/h). Esto
permite su aplicación en efluentes voluminosos. • Remoción de microorganismos y precipitados difíciles de sedimentar y filtrar.
Las desventajas observadas son: • Comparada con la sedimentación, la FAD es más sensible a variaciones de temperatura, concentración de sólidos en suspensión (>
3-4 %), recargas hidráulicas y principalmente a variaciones en las características químicas y físico químicas de los sólidos en suspensión. • Costos operacionales elevados, principalmente cuando existe necesidad de un riguroso control automático, de parámetros y dosis de reactivos.
4.3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO FAD: La figura que sigue muestra un diagrama de un sistema de FAD continuo, convencional con reciclo de agua tratada al saturador: Pare ver este gráfico descargar la versión completa desde el menú superior, opción: "Bajar trabajo" El proceso se compone de los s iguientes subprocesos: 4.3.1. Saturación de agua con aire a presión > 3 atmósferas. Este proceso tiene como objetivo disolver aire en agua a presión elevada para proveer, una vez reducida la presión, del gradiente de concentración de aire y energía necesario para la formación de microburbujas. La disolución de aire en agua depende de la temperatura y presión. La cinética de disolución depende de las c aracterísticas del sistema de saturación. Esta se lleva a cabo en "saturadores" o estanques herméticos resistentes a la presión, operando en continuo con alimentación de agua y aire.
Una de las formas más utilizadas para contactar el aire con el agua es un sistema que emplea un empaque (anillos Rashig) por el cual se distribuye el agua bajo presión y se contacta íntimamente con el aire. Este último método es el más utilizado en el ámbito industrial. Fig. Saturador de aire Lecho de percolación con anillos de Raschig. , vía cavitación-nucleación en constrictores de flujo (venturi, 4.3.2. Generación de micro burb ujas
válvulas de aguja, placas de
orificio). Estas se producen en los constrictores de flujo, situados entre el saturador y la celda de flotación. La selección de este sistema de constricción del flujo es importante porque de su eficiencia depende la distribución de tamaño de burbujas y la c antidad de aire "liberado", dos de los factores de mayor importancia en la FAD. Por ejemplo, simples constricciones de placas con orificios de diámetro variable son baratos y eficientes, consiguiendo valores de "liberación", del orden de 90 % del aire disponible. La energia transferida en el proceso de expansión y generación de burbujas depende de la tensión superficial líquido/aire y de la diferencia de presión entre el saturador y la constricción. La energia requerida en la generación de burbujas, en la constricción de flujo, será menor cuanto menor sea la tensión superficial y mayor la diferencia de presiones entre la salida del s aturador y el cons trictor.
Después de la expansión, las cavidades lle van un tiempo para alcanzar el tamaño de las burbujas. La "precipitación" del aire en la forma de burbujas no es total en esta e xpansión a través del con strictor y muchas burbujas son "nucleadas" y formadas en supe rfícies sólidas. Fig. Constrictor d e flujo tipo venturi
4.3.3. Coagulación y/o floculación de las partículas a separar. Esta etapa involucra la desestabilización de suspensiones coloidales o emulsiones, condición necesaria para que estas se puedan unir en agregados de mayor tamaño, susceptibles de ser capturadas por las microburbujas. La agregación puede ser realizada vía coagulantes, floculantes o ambos. El tiempo de residencia en esta etapa dependerá del gr ado de dispersión de los sólidos (o e mulsiones) a remover, del tipo y concentración de reactivos y de la hidrodinámica requerida. Otros factores que influyen en el diseño de coguladores o floculadores son las características del e fluente, la cinética de adsorción de contaminantes, en el caso de usar precipitados coloidales adsorbentes y del punto de adición de los reactivos. 4.3.4. Acondicionamiento para contacto y adhesión de microburbujas y partículas (zona de "captura"). Esta etapa tiene como objetivo lograr la captura de partículas por burbujas y la formación de agregados "aireados" (con air e aprisionado). Corresponde a la zona donde se libera el agua saturada (reciclo).
4.3.5. Flotación y remoción de sólidos flotados (zona de separación). La flotación propiamente dicho ocurre en un tanque que recibe la suspensión proveniente de la zona de contacto y tiene por objetivo separar las fases flotada y efluente tratado (agua). Los sistemas de descarga del agua tratada, normalmente por el fondo, emplean mecanismos especiales, como canaletas provistas de ranuras que las atraviesan longitudinalmente por su parte inferior, o dispositivos que minimizan la formación de corrientes de agua. El parámetro más importante que debe ser considerado en el diseño de esta e tapa, es el "flujo superficial" que es una medida del tiempo de residencia medio del fluido dentro del estanque. En relación con el producto flotado, su extracción es normalmente realizada con un raspador (colector) mecánico que atraviesa lentamente la superficie de la unidad de flotación o situado en e l extremo final del estanque separador.
Fig. Tanque de Flotación
BIBLIOGRAFÍA: INGENIERÍA DE AGUAS RESIDUALES. Tratamiento vertido y reutilización. Ed. Mc Graw Hill. Metcalf & Hedí Apuntes de la asignatura Tecnología Medioambiental (Tema 2.4). Publicaciones de internet:
o o o
Lenntech.com (Tratamiento de agua) Acuamarket.com (Productos y Servicios para la Industria del Agua en Latinoamérica). Aquapurificacion.com (Sistemas de purificación de agua)
Leer más: http://www.monografias.com/trabajos16/tecnicas-flotacion/tecnicas-flotacion.shtml#ixzz2WOAvuP00
Un densímetro, es un instrumento de medición que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen. Normalmente, está hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco con un bulbo pesado en su extremo para que pueda flotar en posición vertical. El término utilizado en inglés es “hydrometer”; sin embargo, en español, un hidrómetro es un instrumento muy diferente que sirve para medir el caudal, la velocidad o la presión de un líquido en movimiento. Se considera a Hipatia de Alejandría como su inventora.1 Otra posibilidad para determinar las densidades de líquidos y gases es utilizar un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilante. Cuyo frecuencia de resonancia está determinada por los materiales contenidos, como la masa del diapasón es determinante para la altura del sonido 2
El densímetro se introduce vertical y cuidadosamente en el líquido hasta que flote libre y verticalmente. A continuación, se observa en la escala graduada en el vástago del densímetro su nivel de hundimiento en el líquido; esa es la lectura de la medida de densidad relativa del líquido. En líquidos ligeros (v.g., queroseno,gasolina, alcohol,...) el densímetro se hundirá más que en líquidos más densos (como agua salada, leche,...). De hecho, es usual tener dos instrumentos distintos: uno para los líquidos en general y otro para los líquidos poco densos, teniendo como diferencia la posición de las marcas medidas. El densímetro se utiliza también en la enología para determinar el momento de fermentación en que se encuentra el vino. Para medir la graduación alcohólica se se utiliza el alcoholímetro de Gay-Lussac, con el que se mide directamente la graduación en grados Gay-Lussac.=) La forma más conocida de densímetro es la que se usa para medir la densidad de la leche, llamado lactómetro, que sirve para conocer la calidad de la leche. La densidad específica de la leche de vaca varía entre 1,027 y 1,035. Como la leche contiene otras sustancias, aparte de agua (87%), también se puede saber la densidad de albúmina, azúcar, sal, y otras sustancias más ligeras que el agua. Para comprobar el estado de carga de una batería eléctrica se utiliza una variedad de densímetro que está constituido por una probeta de cristal, con una prolongación abierta, para introducir por ella el líquido a medir, el cual se absorbe por el vacío que crea una pera de goma situada en la parte superior de la probeta. En el interior de la misma va situada una ampolla de vidrio, cerrada y llena de aire, equilibrada con un peso a base de perdigones de plomo. La ampolla va graduada en unidades densimétricas, de 1 a 1,30.
Lactómetro - Para medir la densidad y calidad de la leche. Sacarómetro - Para medir la cantidad de azúcar de una melaza. Salímetro - Para medir la densidad de las sales.
Areómetro Baumé - Para medir concentraciones de disoluciones.
La escala Baumé se basa en considerar el valor de 0ºBé al agua destilada. Existen fórmulas de conversión de ºBé en densidades:
Para líquidos más densos que el agua: d = 146'3/(136'3+n) Para líquidos menos densos que el agua: d = 146'3/(136'3-n).
www.lacomunidadpetrolera.com/showthread.php/1027- Densimetro Densimetro
es un instrumento que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen. Normalmente, está hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco con un bulbo pesado en su extremo para que pueda flotar en posición vertical. El término utilizado en inglés es “hydrometer”; sin embargo, en español, un hidrómetro es una
instrumento bien diferente que sirve para medir el caudal, la velocidad o la fuerza de un líquido en movimiento El densímetro se introduce gradualmente en el líquido para que flote libremente y verticalmente. A continuación se observa en la escala el punto en el que la superficie del líquido toca el cilindro del densímetro. Los densímetros generalmente contienen una escala de papel dentro de ellos para que se pueda leer directamente la densidad específica, en gramos por centímetro cúbico. En líquidos ligeros, como queroseno, gasolina, y alcohol, el densímetro se debe hundir más para disponer el peso del líquido que en líquidos densos como agua salada, leche, y ácidos. De hecho, es usual tener dos instrumentos distintos: uno para los líquidos en general y otro para los líquidos poco densos, teniendo como diferencia la posición de las marcas medidas. El densímetro se utiliza también en la enología para saber en qué momento de maceración se encuentra el vino. En el caso del alcohol el que se utiliza para medir, es el alcoholimetro de Gay Lussac, con este se determina los grados Guy Lussac. Para los cerveceros el densímetro nos sirve para monitorear un aspecto de la fermentación que se llama atenuación. Ésta es un indicador del grado de fermentación del mosto, nos dice qué tanta azúcar del mosto se convirtió en alcohol y dióxido de carbono durante la fermentación
En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.1 Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris), desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido. Otra posible definición de tensión superficial: es la fuerza que actúa tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie.Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial. TENSIÓN
SUPERFICIAL: Las moléculas de un líquido se atraen entre sí, de ahí que el líquido esté "cohesionado". Cuando hay una superficie, las moléculas que están justo debajo de la superficie sienten fuerzas hacia los lados, horizontalmente, y hacia abajo, pero no hacia arriba, porque no hay moléculas encima de la superficie. El resultado es que las moléculas que se encuentran en la superficie son atraídas hacia el interior de éste. Para algunos efectos, esta película de moléculas superficiales se comporta en forma similar a una membrana elástica tirante (la goma de un globo, por ejemplo). De este modo, es la tensión superficial la que cierra una gota y es capaz de sostenerla contra la gravedad mientras cuelga desde un gotario. Ella explica también la formación de burbujas.
La tensión superficial se define en general como la fuerza que hace la superficie (la "goma" que se menciona antes") dividida por la longitud del borde de esa superficie (OJO: no es fuerza dividida por el área de la superficie, sino dividida por la longitud del perímetro de esa superficie). Por ejemplo,
donde F es la fuerza que debe hacerse para "sujetar" una superficie de ancho l . El factor 2 en la ecuación se debe a que una superficie tiene dos "áreas" (una por cada lado de la superficie), por lo que la tensión superficial actúa doblemente.
Algunos valores de la tensión superficial son:
Petróleo Mercurio
Temperatura (ºC) 0º 20º
Agua
0º
0,0756
20º
0,0727
50º
0,0678
100º
0,0588
Líquido
líquido Tensión (N/m) 0,0289 0,465
superficial
La siguiente figura muestra un ejemplo de cómo algunos animales utilizan la tensión superficial del agua. En la figura se observa un arácnido, fotografiado mientras camina sobre el agua. Se observa que el peso del arácnido está distribuido entre sus ocho patas y el abdomen, por lo que la fuerza de sustentación que debe proveer la superficie del agua (la tensión superficial) sobre las ocho patas y el abdomen debe ser igual al peso del arácnido.
http://www.udec.cl/~dfiguero/curso/cohesionenliquidos/cohesion02
Con moléculas de otras sustancias puede haber atracción o repulsión. La dirección de resultante (sólido-líquido + líquido-líquido) hace que el líquido se eleve o hunda levemente muy cerca de paredes sólidas verticales, según haya atracción o repulsión. Para diferentes combinaciones de líquidos y sólidos se tabulan los ángulos de contacto. Ángulos menores de 90º corresponden a atracción y mayores de 90º a repulsión. Esto también explica la formación de meniscos en tubos angostos y el ascenso o descenso de líquido por tubos capilares. http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/cohesi%C3%B3n/Tension%20superficial.htm
