pipis


La ley de Newton de la viscosidad conlleva a describir el comportamiento esfuerzo cortante
vs velocidad de corte para definir a los fluidos newtonianos y los no newtonianos. Estos
últimos son objeto de estudio de la Reología, por lo que existen diversos modelos que
explican el comportamiento no newtoniano (Ley de la Potencia, Herschel-Bulkley, Casson,
Ellis, Bingham, entre otros),resaltando que la mayoría de los fluidos de origen biológico
exhiben comportamiento no newtoniano.
En la caracterización reológica de fluidos se describen los diversos sistemas para medir
viscosidad (viscosímetros) aplicables a fluidos newtonianos y los aparatos empleados para
evaluar fluidos no newtonianos (reómetros) y el uso de los datos experimentales para
obtener, mediante mínimos cuadrados,los valores de los parámetros del modelo reológico
propuesto. En el caso de fluidos newtonianos existen en la literatura (ver referencia 3)
muchos métodos reportados para estimar viscosidad a partir de otras propiedades

termodinámicas mas fundamentales, por lo que se sugiere abordar inicialmente los métodos
clásicos para estimar viscosidad en gases como los de Chapman-Enskog y la teoría deEyring para el caso de la estimación de viscosidad en líquidos. Es recomendable que
algunos otros métodos sean abordados por los estudiantes a manera de seminarios.
Con esta base de conocimientos, se podrá iniciar en la unidad 3 con los balances de
velocidad de cantidad de movimiento (aplicación microscópica de la segunda ley de
Newton) en problemas con sistemas geométricos clásicos como elflujo entre dos placas
paralelas y el flujo por el interior de un tubo, haciendo énfasis de que el transporte viscoso
es el que prevalece en el sistema analizado, ya que el transporte convectivo de cantidad de
movimiento solamente será importante en fluidos compresibles, movimiento multidireccional
del fluido o cambios de área normal a la dirección del fluido.
Con el perfil de velocidad obtenidose podrá derivar una serie de propiedades útiles en el
diseño de sistemas de transporte de fluidos como: Velocidad máxima, velocidad promedio,
número de Reynolds, flujo volumétrico, fuerza que ejerce el fluido sobre las paredes del
ducto que lo contiene, entre otras. Posteriormente se puede abordar el análisis de flujo en
estado transitorio o dinámico, tomando como casos de estudio elexperimento que dio
origen a la deducción de la ley de Newton de la viscosidad y al flujo por el interior de un tubo
bajo un gradiente de presión cuya solución está dada en términos de funciones de Bessel.
Por último, con el balance de masa global en un elemento de volumen de fluido en
coordenadas cartesianas, se obtiene la ecuación de continuidad, mientras que un balance
de cantidad de movimientosin considerar restricciones, originará las ecuaciones de balance
microscópico de momentum, que se reducen, para el caso de fluidos newtonianos de
densidad y viscosidad constantes a las ecuaciones de Navier-Stokes, que serán útiles para
la solución de problemas más complejos en los tres sistemas de coordenadas principales
(cartesianas, cilíndricas y esféricas) y cualquier otro sistema decoordenadas ortogonales.
En este punto, el estudiante debe reconocer para un problema en específico, que es más
conveniente, si aplicar el balance usando un elemento diferencial apropiado o la utilización
de las ecuaciones de Navier-Stokes.
En la unidad cuatro se recomienda iniciar con videos de flujos turbulentos para explicar la
importancia de su modelación y poder apreciar las características deun flujo turbulento
(formación de remolinos y efectos de retromezclado). A partir de la consideración de
velocidad promedio, es posible sustituir este concepto en las ecuaciones de Navier-Stokes
para obtener las ecuaciones de momentum para régimen turbulento, originándose un
término extra que se conoce como Esfuerzos de Reynolds, el cual tiene una dependencia
no solo de las propiedades del...