Viscosidad en fluidos newtonianos y no newtonianos

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL

ESCUELA DE PETRÓLEOS

MECÁNICA DE FLIUDOS I

TRABAJO PRÁCTICO DE MECÁNICA DE FLUÍDOS I

TEMA:

VISCOSIDAD EN FLUIDOS NO NEWTONIANOS

INTEGRANTES:

Álvarez Bryan
Arias Guillermo
Cando Henry
Pavón Guillermo

PROFESOR:
Ing. Néstor Valdospinos

TERCERO PETRÓLEOSQUITO-ECUADOR
ABRIL DEL 2011

FLUIDO NEWTONIANO Y FLUIDO NO NEWTONIANO

MARCO TEORICO

FLUIDO NEWTONIANO

Un fluido Newtoniano es una sustancia homogénea que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una tensión dada, independientemente de la magnitud de ésta. En otras palabras, es una sustancia que debido a su poca cohesión intermolecular carece de forma propia y adopta la formadel recipiente que lo contiene. Una de las principales propiedades físicas que presentan los fluidos se denomina viscosidad, y representa el grado de resistencia a fluir de una determinada sustancia. Por ejemplo el agua fluye rápidamente, mientras que la miel lo hace de forma lenta. Por eso decimos que el agua es mucho menos viscosa que la miel.

Un buen número de fluidos comunes se comportan comofluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales.
Matemáticamente, el rozamiento en un flujo unidimensional de un fluido newtoniano se puede representar por la relación:

Donde:
: Es la tensión tangencial ejercida en un punto del fluido o sobre una superficie sólida en contacto con el mismo, tieneunidades de tensión o presión ([Pa]).
: Es la viscosidad del fluido, y para un fluido newtoniano depende sólo de la temperatura, puede medirse en [Pa•s] o [kp•s/cm2].
: Es el gradiente de velocidad perpendicular a la dirección al plano en el que estamos calculando la tensión tangencial.

FLUIDO NO NEWTONIANO

Es aquél cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante que se leaplica. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante.
Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedades reológicas, propiedades que tienen que ver con la relación entre el esfuerzo y los tensores de tensiones bajo diferentes condiciones de flujo, tales como condiciones de esfuerzo cortante oscilatorio.

Lo que en la práctica nospermite observar efectos muy curiosos. Este tipo de fluidos se comportan como un líquido cuando la velocidad es pequeña. Sin embargo, si sobre ellos se aplica una fuerza en un período corto de tiempo, el material aumenta considerablemente su viscosidad, y por ende, se comporta como un material en estado sólido. Lo anterior se ilustra en la siguiente Figura:

En el presente trabajo se pondráénfasis en los fluidos no newtonianos
Dentro de los principales tipos de fluidos no newtonianos se incluyen los siguientes:
Tipo de fluido Comportamiento Características Ejemplos
Plástico Limite seudoplastico Fluidos que se comportan como seudoplásticos a partir de un determinado valor del esfuerzo cortante Barro, Algunos Coloides
Limite dilatante Fluidos que se comportan como dilatantes a partir deun determinado valor del esfuerzo cortante
Fluidos que siguen la Ley de la Potencia
seudoplástico
La viscosidad aparente se reduce con el gradiente del esfuerzo cortante Algunos coloides, arcilla, leche, gelatina, sangre.

Dilatante
La viscodidad aparente se incrementa con el gradiente del esfuerzo cortante Soluciones concentradas de azúcar en agua, suspensiones de almidón de maíz o dearroz.
Fluidos viscoelásticos
Material de Maxwell
Combinación lineal "serie" de efectos elásticos y viscosos Metales, Materiales compuestos

Fluido Oldroyd-B Combinación lineal de comportamiento como fludio Newtoniano y como material de Maxwel Betún, Masa panadera, nailon, Plastilina

Plástico
Estos materiales siempre vuelven a un estado de reposo predefinido
Fluidos cuya viscosidad...