Fluidos y viscosidad


¿Qué es un fluido?

Podemos definir a un fluido como aquella sustancia incapaz de resistir fuerzas o esfuerzos de corte, sin deformarse, por pequeño que sea este esfuerzo. Es decir, un fluido es cualquier sustancia capaz de fluir, y puede ser un líquido o un gas.

Un liquido está sometido a fuerzas intermoleculares que lo mantienen unido de tal manera que su volumen está definido pero suforma no. Cuando se vierte dentro de un recipiente, éste ocupará el volumen parcial o total del recipiente sin importar su forma. Los líquidos son ligeramente compresibles debido a que su densidad varía un poco dependiendo de la temperatura y presión a la que se encuentren sometidos, sin embargo en la mayoría de los problemas de ingeniería los líquidos se consideran fluidos incompresibles.

Ungas consta de partículas en movimiento que chocan unas con otras y tratan de dispersarse de tal modo que no presenta una forma ni volumen definidos, por lo que éste llenará completamente el recipiente que lo contenga. Son compresibles.




¿Qué tipos de fluidos existen?

De acuerdo con la relación entre el gradiente de velocidades y el esfuerzo cortante, podemos distinguir dos tipos defluidos:

a) Fluidos Newtonianos
Se comportan de acuerdo con la Ley de la viscosidad de Newton.

En esta clasificación se encuentran los fluidos más comunes como por ejemplo el agua, aceite, gasolina, alcohol, keroseno, benceno y glicerina.

b) Fluidos No Newtonianos

Se tienen dos principales clasificaciones de los fluidos no Newtonianos:
Independientes del tiempo
Dependientes del tiempoEn los independientes del tiempo se encuentran los seudoplásticos o tixotrópicos, un ejemplo de estos son el plasma sanguíneo, el polietileno fundido y las suspensiones acuosas de arcilla; también están los fluidos dilatadores como la fécula de maíz en etilenglicol, el almidón en agua y el dióxido de titanio y finalmente se encuentran los fluidos de Bingham como pueden ser el chocolate, la cátsup,la mostaza, mayonesa, la pasta dental, la pintura, el asfalto, algunas grasas y las suspensiones acuosas de ceniza de carbón o de sedimentos de aguas residuales.

Los fluidos dependientes del tiempo son muy difíciles de analizar, debido a que su viscosidad aparente varía con el tiempo así como con el gradiente de velocidad y temperatura. A estos también se les conoce como fluidos tixotrópicosalgunos ejemplos son: aceites de petróleo crudo a bajas temperaturas, la tinta de impresión, el nailon, algunas jaleas, la masa de harina y varias soluciones polímeras; fluidos electrorreológicos, poseen propiedades únicas, controlables por medio de la aplicación de una corriente eléctrica y son suspensiones de partículas finas como almidón, polímeros y cerámicas. Por último están los fluidosmagnetorreológicos, que son similares a los electrorreológicos y contienen partículas de polvos dinos de fierro suspendidas en una base de fluido.

¿Qué es la cantidad de movimiento?

Se define la cantidad de movimiento lineal como el producto de la masa por la velocidad:



La idea intuitiva tras esta definición está en que la "cantidad de movimiento" depende tanto de la masa como de lavelocidad: si se imagina una mosca y un camión, ambos moviéndose a 40 km/h, la experiencia cotidiana dice que la mosca es fácil de detener con la mano mientras que el camión no, aunque los dos vayan a la misma velocidad. Esta intuición lleva a definir una magnitud que fuera proporcional tanto a la masa del objeto móvil como a su velocidad.

¿Qué es el esfuerzo cortante?

El esfuerzo de corte oesfuerzo tangencial, es la fuerza tangente a una superficie por unidad de área. Es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico.
Para el caso de un punto se tiene que:


Si la fuerza actúa uniformemente en toda el área resulta que:


¿Qué es la viscosidad?

Es una medida de la resistencia del fluido al corte cuando el fluido está...