Flujo de fluido a través de medios porosos
En mecánica de fluidos, el flujo de fluidos a través de medios porosos es la forma en que se comportan los fluidos cuando fluyen a través de un medio poroso , por ejemplo una esponja o madera, o cuando se filtra agua con arena u otro material poroso. Como se observa comúnmente, algo de líquido fluye a través del medio mientras que parte de la masa del líquido se almacena en los poros presentes en el medio.
La ley básica que rige el flujo de fluidos a través de medios porosos es la Ley de Darcy , que fue formulada por el ingeniero civil francés Henry Darcy en 1856 sobre la base de sus experimentos sobre la filtración vertical de agua a través de lechos de arena. [1]
Para procesos transitorios en los que el flujo varía de un punto a otro, se usa la siguiente forma diferencial de la ley de Darcy .
La ley de Darcy es válida para situaciones en las que el material poroso ya está saturado con el fluido. Para el cálculo de la velocidad de imbibición capilar de un líquido a un medio inicialmente seco, se utilizan las ecuaciones de Washburn o Bosanquet .
La conservación de masa de fluido a través del medio poroso implica el principio básico de que el flujo de masa en menos el flujo de masa hacia fuera es igual al aumento de la cantidad almacenada por un medio. [2] Esto significa que la masa total del fluido siempre se conserva. En forma matemática, considerando un período de tiempo desde hasta , la longitud del medio poroso desde hasta y siendo la masa almacenada por el medio, tenemos
Además, tenemos que , donde está el volumen de poros del medio entre y y es la densidad. Entonces, ¿ dónde está la porosidad ? Dividiendo ambos lados por , mientras , tenemos para un flujo lineal unidimensional en un medio poroso la relación
