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• Elimelex Fernandez Narvais

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MECÁNICA DE FLUIDOS

VISCOCIDAD DE FLUIDOS

Ing. Lenin Reyes Díaz

VISCOCIDAD DE FLUIDOS  Es la propiedad mas importante en el flujo de fluidos.  La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a una deformación angular o esfuerzo cortante.  La viscosidad de un gas aumenta con el aumento de la temperatura.  La viscosidad de un líquido disminuye con el aumento de la temperatura.

Ej. La miel y la brea son altamente viscosos; el agua y el aire tienen viscosidades muy pequeñas. EL ACEITE DE LOS MOTOR: Tiene una viscosidad y una resistencia a cortadura altas.

LA GASOLINA: Tiene una viscosidad baja.

VISCOCIDAD DINAMICA

Conforme un fluido se mueve, dentro de él se desarrolla un esfuerzo cortante, cuya magnitud depende de la viscosidad del fluido. 𝐹 𝜏= 𝐴 “El esfuerzo cortante, es la FUERZA que se requiere para que una unidad de AREA de una sustancia se deslice sobre otra” En fluidos como el agua, el alcohol u otros líquidos comunes, la magnitud del esfuerzo cortante es directamente proporcional al cambio de velocidad entre las posiciones diferentes del fluido

VISCOCIDAD DINAMICA

CAMBIO DE VELOCIDAD DE UN FLUIDO EN MOVIMIENTO

Esquema de una capa delgada de fluido entre dos superficies (Inf. = Fija; Sup. = Mobil); cuando un fluido real esta en contacto con una superficie de frontera, el fluido obtiene la misma velocidad que ésta; entonces la parte del fluido en contacto con la superficie inferior tiene una velocidad cero, y la superficie superior tiene una velocidad "𝑣"

VISCOCIDAD DINAMICA

CAMBIO DE VELOCIDAD DE UN FLUIDO EN MOVIMIENTO

Si la distancia entre las dos superficies es pequeña, entonces la tasa de cambio de velocidad con posición “y” es lineal. (es decir: Varia en forma lineal.) El Gradiente de velocidad es una medida del cambio de velocidad y se define como ∆𝑣Τ∆𝑦 . Tambien se le denomina Tasa Cortante.

VISCOCIDAD DINAMICA

El esfuerzo cortante en fluidos es directamente proporcional a la gradiente de velocidad, se enuncia en forma matemática asi: 𝝉 = 𝝁 ∆𝒗 ∆𝒚 Donde: 𝝁 : Viscosidad dinámica del fluido; llamada también viscosidad absoluta.

VISCOCIDAD DINAMICA

Interpretación física de la ecuación 𝝉 = 𝝁 ∆𝒗 ∆𝒚 “Al moverlo el fluido con una vara, la acción de moverlo hace que este se cree un gradiente de velocidad. Se requiere una fuerza mayor para agitar un aceite frio que tenga viscosidad elevada, que la que se necesita para mover agua, cuya densidad es menor”

UNIDADES DE LA VISCOCIDAD DINAMICA

La definición de la viscosidad dinámica se obtiene al despejar a “𝝁” de la ecuación anterior.

𝝉 𝝁= ∆𝒗Τ∆𝒚

VISCOCIDAD DEL FLUIDO

EN EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI): Las unidades de viscosidad absoluta son las siguientes:

T° Absoluta= Kelvin (°K)

Se utiliza cuando µ se combina con ρ

UNIDADES DE LA VISCOCIDAD DINAMICA

EN EL UNIDOS:

SISTEMA

TRADICIONAL DE LOS ESTADOS

UNIDADES DE LA VISCOCIDAD DINAMICA

EN EL SISTEMA BRITANICO:

UNIDADES DE LA VISCOCIDAD DINAMICA

EN EL SISTEMA CGS:

Una unidad muy utilizada para la viscosidad en el sistema (CGS) es el poise (P), denominado así en honor a Jean Louis Poiseuille. 𝟏𝒅𝒊𝒏𝒂 . 𝒔 1.0 Poise = 𝒄𝒎𝟐

1 Poise = 0.10

𝑵. 𝒔 𝒎𝟐

1 centipoise = 0.01 Poise

UNIDADES DE LA VISCOCIDAD DINAMICA

VISCOCIDAD CINEMATICA

Muchos cálculos de la dinámica de fluidos involucran la razón de la viscosidad dinámica en la densidad del fluido. Por define a la viscosidad cinematica 𝜈 (letra nu , en griego) como: µ 𝜈 = ρ Por tanto: 𝑆𝑖 "µ" 𝑦 "ρ ” son propiedades del fluido, "𝜈 ” también es una propiedad.

UNIDADES DE VISCOCIDAD CINEMATICA

EN EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI): 𝒎𝟐 𝝂= 𝒔 EN EL SISTEMA TRADICIONAL DE LOS ESTADOS UNIDOS: 𝒑𝒊𝒆𝒔𝟐 𝝂= 𝒔 EN EL SISTEMA CGS: 𝝂=

𝒄𝒎𝟐 𝒔

= Stoke

UNIDADES DE VISCOCIDAD CINEMATICA

MECÁNICA DE FLUIDOS

FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS

Ing. Lenin Reyes Díaz

FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS

El estudio de la deformación y las características del flujo de las sustancia se denomina REOLOGIA (campo que estudia la viscosidad de los fluidos). Es importante saber si un fluido es newtoniano o no newtoniano.  La viscosidad solo es función de la condición del fluido, en particular de su temperatura.  La magnitud de la gradiente de velocidad no tiene ningún efecto sobre la magnitud de la viscosidad.

FLUIDOS NEWTONIANOS

 Son aquellos cuya relación esfuerzo de corte vs gradiente de deformación es lineal, por tanto su viscosidad es constante en el tiempo.  La viscosidad depende únicamente del fluido, pero no de su movimiento.  Entre los fluidos mas comunes tenemos: Agua, aceite, gasolina, alcohol, Keroseno, Benceno y Glicerina.

FLUIDOS NO NEWTONIANOS

 Son aquellos cuya relación esfuerzo de corte vs gradiente de deformación es NO LINEAL, por tanto no tiene un valor de viscosidad definido y constante.  La viscosidad del fluido no newtoniano depende de la gradiente de velocidad, además de la condición del fluido  Los fluidos no newtonianos no se comportan de acuerdo a la ecuación. 𝝉 𝝁= ∆𝒗Τ∆𝒚

FLUIDOS NO NEWTONIANOS

 Ejemplos de fluidos NO newtonianos:

- Plasma Sanguineo - Latex - Almíbares - Adhesivos - Melazas y tintas

Seudoplasticos o tixotropicos

FLUIDOS NO NEWTONIANOS

 Ejemplos de fluidos NO newtonianos:

- Almidon de maiz - Almidon de agua - Dioxido de Titanio - Etilenglicol

Fluidos Dilatantes (Compuestos acuosos con concentraciones altas de solidos)

FLUIDOS NO NEWTONIANOS

 Ejemplos de fluidos NO newtonianos: - Chocolate - Mostaza, mayoneza - Pasta de dientes - Pinturas Fluidos de Bingham - Asfalto - Suspensiones de agua y cenizas, o Fango del drenaje

FLUIDOS NO NEWTONIANOS

 La pendiente para los fluidos newtonianos es cte.  La pendiente para los fluidos newtonianos varia (independientes y dependientes del tiempo). Los fluidos independientes tienen una viscosidad que no varia con el tiempo, a cualquier esfuerzo cortante dado.

alta viscosidad José Agüera Soriano 2012

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Agua: baja viscosidad José Agüera Soriano 2012

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Aire: baja viscosidad

José Agüera Soriano 2012 32