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Raymundo Torres Pantzi Fenómenos de Transporte Grupo: 4402 Prof. Francisco Almazán ECUACIONES CONSTITUTIVAS DE LOS FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS RESUMEN Uno de los parámetros que define la clasificación de los fluidos es la viscosidad, aquellos fluidos que son modelados por la ley de newton se dice que son Newtonianos debido a que mantienen la viscosidad constante. Sin embargo para los fluidos no Newtonianos este varía su viscosidad en función del esfuerzo de corte y tiempo. Por ejemplo: los fluidos tixotrópicos y reopécticos dependen del tiempo, mientras que los plásticos, dilatantes y pseudoplasticos son independientes del tiempo y para los viscos-elásticos presenta propiedades viscosas-elásticas.

INTRODUCCIÓN. Fluido. Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente e irreversiblemente cuando se somete a un esfuerzo de corte, por muy pequeño que este sea. Esfuerzo de corte. Es una fuerza cortante en la componente tangente a la superficie de la fuerza, y esta fuerza, está dividida sobre el área considerada. Viscosidad. De todas las propiedades del fluido la viscosidad es la requiere mayor atención en el estudio del movimiento del fluido. La viscosidad es la propiedad del fluido en virtud de la cual este ofrece resistencia a las tensiones de cortadura. La ley de la viscosidad de Newton establece que para una velocidad angular de deformación dada del fluido la tensión de cortadura es directamente proporcional a la viscosidad. La melaza y el alquitrán son ejemplo de fluidos muy viscosos, el agua y el fluido son fluidos pocos viscosos. La viscosidad de un gas aumenta con la temperatura, mientras que un líquido disminuye. Este distinto comportamiento con respecto a la temperatura puede explicarse examinando las causas de viscosidad. La resistencia de un fluido a la tensión de cortadura depende de la cohesión y el grado de transferencia de cantidades de movimiento de sus moléculas. Un líquido, con moléculas mucho más cercanas que un gas, tiene fuerza de cohesión mayor que este. La cohesión puede serla causa predominante de la viscosidad de un líquido, y como la

cohesión disminuye con la temperatura la viscosidad le sucederá lo mismo. Viscosidad absoluta. Medida de viscosidad numéricamente igual a la fuerza requerida para mover una superficie plana de un centímetro cuadrado en un segundo Sus unidades son: Poise (P)= 1g(s cm)-1 = 1dina s (cm)-2 = Pa s Viscosidad cinemática. Es el cociente de la viscosidad absoluta por la densidad v=µ/∂ La viscosidad cinemática interviene en muchas aplicaciones como por ejemplo, en el número de Reynolds, que es, VD/µ. Las dimensiones viscosidad dinámica son L2T-1. La unidad técnica es 1m2/s, no tienen nombre especial: la unidad cegesimal se llama STOKE y es 1cm2/s. Para ampliar el estudio de los fluidos recurrimos a la rama de la Física que es la Reología ya que no se limita a estudiar la viscosidad de los fluidos para definir el transporte de los mismos, es decir engloba otras propiedades como la dilatación, pseudoplasticidad, tixotropía, reopexia y visco elasticidad.

METODOLOGIA Un fluido Newtoniano es aquel que sigue la ley de la viscosidad de Newton la cual están modeladas por la siguiente ecuación.

Dónde: µ =es la viscosidad τ = esfuerzo de corte dv/dy= velocidad de deformación Los fluidos no newtoniano también son materiales viscosos en los cuales el esfuerzo cortante está relacionado con la tasa de corte dv/dy, en una forma más complicada. La ley de potencia es una forma de describir el comportamiento de materiales viscosos.

Ec. 2 Para un fluido newtoniano K=µ y n=1 Para un fluido no newtoniano que lo describe la ecuación 2 con n ‹ 1, se conoce como pseudoplásticos, este nombre se origina por que el incremento de la tasa de corte, existe una disminución en la viscosidad efectiva. Por otra parte, si n › 1, el fluido se conoce como dilatante: aquí el fluido se engruesa con un aumento en la tasa de corte. Además, existen materiales de Bingham, los cuales presentan un desplazamiento finito para un esfuerzo cortante menor Ʈ1 y para cual existe un comportamiento viscoso Newtoniano cuando el esfuerzo es mayor Ʈ1. La ecuación constitutiva para el modelo es la siguiente:

Diagrama de la clasificación de los fluidos.

Otro ejemplo para {a relación entre esfuerzos cortantes vs deformaciones unitarias para el caso del acero común (acero dulce) presenta una forma similar al de la figura.

Finalmente cabe indicar que muchos materiales poseen una combinación de características viscosas-elásticas lo cuales se conocen como visco elásticos, por ejemplo los plásticos a temperatura ambiente y baja carga son visco elásticos.

CONCLUSIÓN. El estudio de la teología es un línea de investigación muy poco desarrollada en comparación de otras áreas y a la ves es importante indagar sobre esta área ya que no se centraliza en el estudios de la viscosidad de los fluido newtonianos, sino en otras parámetro que van más allá de la viscosidad como es la temperatura, visco. Elasticidad y el tiempo lo cual definen parámetros para fluido no Newtonianos. Bibliografía Irving H. Shames. (1995). Mecánica de Fluidos. Bogotá, Colombia: Mc-GrawHILL. Victor L. Streeter. (1970). Mecánica de Fluidos. México: McGRAW.HILL.