viscosidad de los fluidos

VISCOCIDAD DE LOS FLUIDOS
La viscosidad se puede definir como la propiedad de un fluido que ofrece resistencia al movimiento relativo de sus moléculas, el aceite frio se derrama muy lentamente, mientras que el agua lo hace con gran facilidad.
Unidades de la viscosidad:
 = µ.dv/dz              µ =  / (dv/dz)
Viscosidad absoluta:
[ ] =

 
Viscosidad cinemática: u = µ/r
[] =

 

Enla figura anterior, el fluido del “área” “abcd” con cada partícula del fluido en movimiento paralelo a la placa y variando. La velocidad “” de modo uniforme desde cero a la FRONTERA (placa de referencia) hasta “V” en la placa superior
ANV
“El fluido en contacto con la frontera inmediata sólida, tiene la misma velocidad de la frontera”
Los experimentos han demostrado, que siendoconstantes otras cantidades, la fuerza F requerida para deslizar una capa de arena A sobre otra capa de la misma sustancia, es directamente proporcional al área A y a la velocidad “V”, e inversamente proporcional al espesor “H”:
F∞ ; H: una cantidad de Y; F= ; µ: factor de proporcionalidad
; : Velocidad angular de la línea “ab”, es decir, rapidez de deformación angular delfluido.
: Esfuerzo cortante o tensión de corte: ó
Para infinitésimas variaciones de “y” (H es un valor dado de y, denominado espesor entre las placas) hay infinitésimas variaciones de “” (V en un valor dado de de la placa superior), por lo cual:

: Gradiente de velocidad

En un fluido real, en contacto con una superficie de frontera, tiene la misma velocidad que la frontera.
=rapidez de corte (gradiente de velocidad) =viscosidad del fluido
En forma diferencial, se tiene la ecuación siguiente, como ley de viscosidad de newton:

: es la forma más general de velocidad angular (gradiente), la cual como “rapidez de corte” nos permite visualizarla como “la rapidez con la cual una capa se mueve en relación con una capa adyacente”
Siempre se requiere una mayor fuerza pararevolver un aceite frio, que tiene viscosidad “” mayor, que la requerida para revolver agua, cuya viscosidad en menor.
Aunque la viscosidad no depende en gran medida de la presión, si se observa que la viscosidad de un líquido disminuye con un aumento en la temperatura (en el gas es lo contrario).
Ver páginas (542, 543), mecánica fluidos de Robeil L. Mott) (cuarta edición): graficas de lavariación de la viscosidad con la temperatura.
LOS PLASTICOS Y LOS SOLIDOS se excluyen de la clasificación de los fluidos.
Una sustancia plástica se deformara en una cantidad proporcional a la fuerza aplicada, pero no continuamente cuando el esfuerzo aplicado es menor que el esfuerzo de cedencia (tensión de cedencia): .
Pasta, lodos, gases, polímeros de alta densidad, son ejemplos de fluidos nonewtonianos.

EL COEFICIENTE DE VISCOCIDAD
Para un flujo “bien ordenado” (flujo laminar – libre de fluctuaciones macroscópicas) en el cual las partículas se mueven en líneas rectas y paralelas (flujo paralelo), para ciertos fluidos (fluidos newtonianos) el esfuerzo (tensión) cortante tangente a la dirección del flujo es proporcional a la “tasa de cambio” de la velocidad con respecto a la distancia; (símbolo)
: Coeficiente de viscosidad.
Dimensión de
a) en sistema
b) en sistema

MATERIALES NO NEWTONIANOS
La reologia es el estudio de la respuesta de los materiales a esfuerzos. Para que los fluidos newtonianos son materiales viscosos que obedecen la ley:

Pero hay fluidos no newtonianos que también son materiales viscosos, en los cuales el esfuerzo cortante estárelacionado con la tasa de corte “” bajo otra expresión no lineal. Una forma de dicha relación es o puede ser, LA LEY DE POTENCIA, que para flujos paralelos es
Para newtonianos: y .
Para , el fluido no newtoniano se denomina pseudoplastico. (con aun de , liquido se adelgaza).
Para , el fluido no newtoniano se denomina dilatante. (con aun de , liquido se engruesa)
Materiales lineales de...