Fluidos newtonianos

Determinación de la viscosidad de fluidos newtonianos y no newtonianos (una revisión del viscosímetro de Couette)
A. F. Méndez-Sánchez1, L. Pérez-Trejo1, A. M. Paniagua Mercado1,2
Escuela Superior de Física y Matemáticas, Instituto Politécnico Nacional, Edif. 9 Unidad Profesional Adolfo López Mateos, Col. Lindavista, C.P. 07738, México Distrito Federal. 2 Centro de Asimilación Tecnológica-FESC,Universidad Nacional Autónoma de México, Cuautitlán, Edo. de México E-mail: leopt@esfm.ipn.mx, aptypo@hotmail.com (Recibido el 17 de Diciembre de 2009; aceptado el 22 de Enero de 2010)
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Resumen
En los cursos elementales de física de fluidos, teóricos y de laboratorio, a nivel licenciatura e ingeniería, se estudia el tema de viscosidad haciendo referencia únicamente a los fluidosnewtonianos. Sin embargo, el creciente empleo de fluidos no newtonianos, obliga a incluir el estudio de este tipo de fluidos. Por lo que conducir experiencias que permitan al estudiante distinguir entre los fluidos newtonianos y no newtonianos ampliará su conocimiento general en este tema. El objetivo de este trabajo es dar una herramienta didáctica para diferenciar entre fluidos newtonianos y no newtonianosa partir de las curvas de flujo. Además, se presentan detalles para la construcción de un viscosímetro de cilindros concéntricos (de Couette) de bajo costo, el cual puede ser fabricado por los mismos estudiantes. Finalmente, se muestran los resultados de la caracterización viscosa de dos fluidos comerciales usando el viscosímetro construido. Palabras clave: Fluidos no newtonianos, curva de flujo,viscosidad, viscosímetro de cilindros concéntricos.

Abstract
Newtonian viscosity is studied in the theoretical and laboratory courses of physics of fluids in natural sciences and engineering. Because of the increasing use of Non-Newtonian fluids is necessary to include them in these courses. To driving experiences that enable to the students to distinguish between Newtonian and non-Newtonianfluids will allow to improve their knowledge about fluids. The purpose of this work is to give a didactic tool to differentiate between Newtonian and Non-Newtonian fluids by using their flow curves. In addition, the details of a concentric cylinders viscometer (Couette Viscometer) construction of low cost are shown, the which one can be manufactured by the students. Finally, the characterizationof two commercial fluids is included. Keywords: Non-Newtonian fluids, flow curve, viscosity, concentric cylinders viscometer. PACS: 83.50.Ax, I01.50.Pa, 83.60.Fg, 83.85.Jn ISSN 1870-9095

I. INTRODUCCIÓN
El estudio de la viscosidad de los líquidos en los cursos de física del nivel superior, se limita a diferenciar principalmente entre flujo laminar y turbulento, así como a presentar los perfilesde velocidad generados bajo ciertas condiciones particulares considerando la idea newtoniana, donde la viscosidad es una constante que depende principalmente de la temperatura y en mucho menor medida de la presión [1, 2]. Por otra parte, en los cursos de laboratorio solo se estudia experimentalmente el comportamiento viscoso de los líquidos en función de la temperatura y el estudiante se quedacon la idea de que la viscosidad de un fluido solo cambia con ésta. No obstante, en la actualidad el estudio de la viscosidad se ha visto muy diversificado debido principalmente al comportamiento heterogéneo de los
Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 4, No. 1, Jan. 2010 237

fluidos que se emplean a nivel industrial, tales como las pinturas, suspensiones, emulsiones, polímeros fundidos, entre otros. Endonde la naturaleza química de éstos, ya sea por la presencia de partículas coloidales, macromoléculas o agregados al fluido base, muestra que la viscosidad depende de las condiciones de flujo y de la velocidad con que estos fluidos se mueven, alejando totalmente la idea clásica de una viscosidad newtoniana. Este tipo de fluidos han sido clasificados como fluidos no newtonianos. Un estudio...