Viscocidad de los fluidos

Materia: Mecánica de fluidos


A. Fundamentación.

VISCOSIDAD

Es una propiedad de un fluido mediante la cual ofrece resistencia al corte. La ley de Newton de la viscosidad establece que para una rapidez de deformación angular dada, el esfuerzo cortante es proporcional a la viscosidad [τ=ηdvdy ].
τ: Esfuerzo cortante
η: viscosidad o viscosidad dinámica
dvdy : Rapidez dedeformación angular o gradiente de velocidad
También se puede definir a la viscosidad como la propiedad de un líquido que describe su resistencia a fluir, o como la medida de la fricción interna de un líquido. Los líquidos con una baja viscosidad, como el agua o la gasolina, fluyen fácilmente; líquidos con una alta viscosidad, como la miel, alquitrán o hidrocarburos pesados fluyen más lentamente.La viscosidad y la densidad no están relacionadas. Dos líquidos pueden tener la misma densidad pero una medida muy diferente de viscosidad. Por ejemplo, el mercurio es bastante denso pero tiene una baja viscosidad.

Unidad:
En el sistema internacional: [Kg/m.s]
En el sistema cgs: poise [P=g/cm.s o dina.s/cm2]

VISCOSIDAD CINEMÁTICA [ע]

Es la razón entre la viscosidad dinámicay la densidad [ ע=ηρ ]
Unidad: [stoke (st)=cm2/s]
En el sistema internacional: [m2/s]



FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS

Un fluido es newtoniano cuando existe una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación resultante [τ=ηdvdy ]. Gases y líquidos delgados (agua, aceite, gasolina, alcohol, glicerina, aire,etc.)
En los fluidos no newtonianos la relación es no lineal (hidrocarburos gruesos)
En la figura se muestra la diferencia entre los dos tipos de fluidos y otros más.

La viscosidad del fluido no newtoniano depende del gradiente de velocidad, además de la condición del fluido.
Una sustancia plástica o fluido de Bingham no puede satisfacer la definición de fluido, porque tiene unesfuerzo cortante inicial de cedencia, que debe sobrepasarse para dar lugar a una deformación continua. Ejemplos de este tipo de fluido son el chocolate, mostaza, mayonesa, pasta de dientes, pintura, asfalto y ciertas grasas.
Una sustancia elástica puesta entre dos placas se deformaría en proporción a la fuerza, pero no en forma continua con una rapidez definida.
Si se colocara arena entre placas, lafricción seca necesitaría de una fuerza mínima para dar lugar a un movimiento continuo. La arena no satisface la definición de fluido.
La sustancia tixotrópica tiene una viscosidad que depende de la deformación angular inmediatamente anterior de la sustancia y tiende a solidificarse cuando se encuentra en reposo. Ejemplos de estos fluidos son el plasma sanguíneo, polietileno fundido, látex,almíbar, adhesivos, melaza y tinta de impresión.
Con el objeto de facilitar el análisis, muchas veces se supone que un fluido es no viscoso. Con viscosidad cero, el esfuerzo cortante es siempre nulo, sin importar que clase de movimiento tenga el fluido, y si se le considera incompresible, entonces se le denomina fluido ideal.


VISCOCIDAD DE POLÍMEROS LÍQUIDOS (leer texto base paginas 31, 32,33)



VARIACIÓN DE LA VISCOSIDAD CON LA TEMPERATURA

Al aumentar la temperatura, se incrementa la viscosidad de un gas, mientras que la viscosidad de un líquido disminuye. Esta diferencia en comportamientos respecto a la temperatura se puede explicar si se examinan las causas de la viscosidad. La resistencia que un fluido ofrece al corte depende de las fuerzas de cohesión y de larapidez de la transferencia de cantidad de movimiento entre moléculas. En un líquido las fuerzas de cohesión son más grandes que en un gas.
La cohesión es la causa predominante de la viscosidad en un líquido, ya que la cohesión disminuye al aumentar la temperatura, lo mismo le sucede a la viscosidad. Un gas tiene fuerzas de cohesión muy pequeñas y la mayor parte de su resistencia al esfuerzo...