FLUIDOS NEWTONIANOS
Páginas: 5 (1022 palabras)
Publicado: 14 de julio de 2015
FLUIDOS NEWTONIANOS
Recordemos que cuando la viscosidad es constante, para cualquier valor de , el fluido recibe el nombre de Newtoniano (o fluido viscoso lineal) La representación gráfica de vs. de un fluido Newtoniano es una recta que pasa por el origen (Fig. 1)
Figura 6. Fluido newtoniano con 1 Pa s de viscosidad (gráfica en escala lineal)
Un fluido newtoniano secaracteriza por cumplir la Ley de Newton, es decir, que existe una relación lineal entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación (Ec. 4.2-
1). Si por ejemplo se triplica el esfuerzo cortante, la velocidad de deformación se va a triplicar también. Esto es debido a que el término μ (viscosidad) es constante para este tipo de fluidos y no depende del esfuerzo cortante aplicado.
Fig4.2.1-1 Representación de un fluido newtoniano
Hay que tener en cuenta también que la viscosidad de un fluido newtoniano no depende del tiempo de aplicación del esfuerzo, aunque sí puede depender tanto de la temperatura como de la presión a la que se encuentre.
Los fluidos (Newtonianos o no), también cambian su viscosidad con la presión. En aceites, por ejemplo, el incremento de viscosidadsigue aproximadamente una función exponencial respecto a la presión (factor a considerar en, por ejemplo, diseño de rodamientos).
Ejemplos de fluidos Newtonianos incluyen:
Agua
Leche
Solución de azúcar
Aceite mineral
Solución de glicerina
FLUIDOS NO NEWTONIANOS
La relación entre esfuerzo cortante y la velocidad de deformación para fluidos no newtonianos no es lineal. Estos fluidos a su vez sediferencian en dependientes e independientes del tiempo.
1. Fluidos independientes del tiempo de aplicación:
Estos fluidos se pueden clasificar dependiendo de si tienen o no esfuerzo umbral, es decir, si necesitan un mínimo valor de esfuerzo cortante para que el fluido se ponga en movimiento.
A. Fluidos sin esfuerzo umbral:
Fluidos pseudoplásticos: (SHEAR-THINNING):
Este tipo de fluidos secaracterizan por una disminución de su viscosidad, y de su esfuerzo cortante, con la velocidad de deformación.
Ejemplos de fluidos pseudoplásticos son: algunos tipos de ketchup, mostaza, algunas clases de pinturas, suspensiones acuosas de arcilla, etc.
Fluidos dilatantes: (SHEAR-THICKENING)
Los fluidos dilatantes son suspensiones en las que se produce un aumento de la viscosidad con la velocidad dedeformación, es decir, un aumento del esfuerzo cortante con dicha velocidad.
El fenómeno de dilatancia se produce debido al fase dispersa del fluido. En dicho fluido tiene lugar un empaquetamiento de las partículas, dejando a la fase continua casi sin espacio.
Si a continuación se aplica un esfuerzo, el empaquetamiento se altera y los huecos entre las partículas dispersas aumentan. Además,conforme aumenta la velocidad de deformación aplicada, mayor turbulencia aparece y más difícil es el movimiento de la fase continua por los huecos, dando lugar a un mayor esfuerzo cortante (la viscosidad aumenta).
Ejemplos de este tipo de fluidos son: la harina de maíz, las disoluciones de almidón muy concentradas, la arena mojada, dióxido de titanio, etc.
B. Fluidos con esfuerzo umbral, llamadostambién plásticos (viscoplásticos)
Este tipo de fluido se comporta como un sólido hasta que sobrepasa un esfuerzo cortante mínimo (esfuerzo umbral) y a partir de dicho valor se comporta como un líquido. La razón por la que se comportan así los fluidos plásticos es la gran interacción existente entre las partículas suspendidas en su interior, formando una capa llamada de solvatación.
Están formadospor dos fases, con una fase dispersa formada por sólidos y burbujas distribuidos en una fase continua.
En este tipo de fluidos se forman coloides cuyas fuerzas repulsivas tienden a formar estructuras de tipo gel Si las partículas son muy pequeñas poseen entonces una gran superficie específica, rodeados de una capa de adsorción formada por moléculas de fase continua. Gracias a esta capa, las...
Recordemos que cuando la viscosidad es constante, para cualquier valor de , el fluido recibe el nombre de Newtoniano (o fluido viscoso lineal) La representación gráfica de vs. de un fluido Newtoniano es una recta que pasa por el origen (Fig. 1)
Figura 6. Fluido newtoniano con 1 Pa s de viscosidad (gráfica en escala lineal)
Un fluido newtoniano secaracteriza por cumplir la Ley de Newton, es decir, que existe una relación lineal entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación (Ec. 4.2-
1). Si por ejemplo se triplica el esfuerzo cortante, la velocidad de deformación se va a triplicar también. Esto es debido a que el término μ (viscosidad) es constante para este tipo de fluidos y no depende del esfuerzo cortante aplicado.
Fig4.2.1-1 Representación de un fluido newtoniano
Hay que tener en cuenta también que la viscosidad de un fluido newtoniano no depende del tiempo de aplicación del esfuerzo, aunque sí puede depender tanto de la temperatura como de la presión a la que se encuentre.
Los fluidos (Newtonianos o no), también cambian su viscosidad con la presión. En aceites, por ejemplo, el incremento de viscosidadsigue aproximadamente una función exponencial respecto a la presión (factor a considerar en, por ejemplo, diseño de rodamientos).
Ejemplos de fluidos Newtonianos incluyen:
Agua
Leche
Solución de azúcar
Aceite mineral
Solución de glicerina
FLUIDOS NO NEWTONIANOS
La relación entre esfuerzo cortante y la velocidad de deformación para fluidos no newtonianos no es lineal. Estos fluidos a su vez sediferencian en dependientes e independientes del tiempo.
1. Fluidos independientes del tiempo de aplicación:
Estos fluidos se pueden clasificar dependiendo de si tienen o no esfuerzo umbral, es decir, si necesitan un mínimo valor de esfuerzo cortante para que el fluido se ponga en movimiento.
A. Fluidos sin esfuerzo umbral:
Fluidos pseudoplásticos: (SHEAR-THINNING):
Este tipo de fluidos secaracterizan por una disminución de su viscosidad, y de su esfuerzo cortante, con la velocidad de deformación.
Ejemplos de fluidos pseudoplásticos son: algunos tipos de ketchup, mostaza, algunas clases de pinturas, suspensiones acuosas de arcilla, etc.
Fluidos dilatantes: (SHEAR-THICKENING)
Los fluidos dilatantes son suspensiones en las que se produce un aumento de la viscosidad con la velocidad dedeformación, es decir, un aumento del esfuerzo cortante con dicha velocidad.
El fenómeno de dilatancia se produce debido al fase dispersa del fluido. En dicho fluido tiene lugar un empaquetamiento de las partículas, dejando a la fase continua casi sin espacio.
Si a continuación se aplica un esfuerzo, el empaquetamiento se altera y los huecos entre las partículas dispersas aumentan. Además,conforme aumenta la velocidad de deformación aplicada, mayor turbulencia aparece y más difícil es el movimiento de la fase continua por los huecos, dando lugar a un mayor esfuerzo cortante (la viscosidad aumenta).
Ejemplos de este tipo de fluidos son: la harina de maíz, las disoluciones de almidón muy concentradas, la arena mojada, dióxido de titanio, etc.
B. Fluidos con esfuerzo umbral, llamadostambién plásticos (viscoplásticos)
Este tipo de fluido se comporta como un sólido hasta que sobrepasa un esfuerzo cortante mínimo (esfuerzo umbral) y a partir de dicho valor se comporta como un líquido. La razón por la que se comportan así los fluidos plásticos es la gran interacción existente entre las partículas suspendidas en su interior, formando una capa llamada de solvatación.
Están formadospor dos fases, con una fase dispersa formada por sólidos y burbujas distribuidos en una fase continua.
En este tipo de fluidos se forman coloides cuyas fuerzas repulsivas tienden a formar estructuras de tipo gel Si las partículas son muy pequeñas poseen entonces una gran superficie específica, rodeados de una capa de adsorción formada por moléculas de fase continua. Gracias a esta capa, las...
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