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• Carlos Loredo Gomez

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FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS FLUIDO NEWTONIANO la viscosidad es independiente del gradiente de velocidad, y puede depender sólo de la temperatura y quizá de la presión. Para estos fluidos la viscosidad dinámica es función exclusivamente de la condición del fluido. La magnitud del gradiente de velocidad no influye sobre la magnitud de la viscosidad dinámica. Los fluidos newtonianos son la clase más grande de fluidos con importancia ingenieril. Los gases y líquidos de bajo peso molecular generalmente son fluidos newtonianos. Los fluidos newtonianos cumplen con la ecuación (1), donde la viscosidad es una constante. FLUIDO NO NEWTONIANO es aquel donde la viscosidad varía con el gradiente de velocidad. La viscosidad el fluido no newtoniano depende de la magnitud del gradiente del fluido y de la condición del fluido. Para los fluidos no newtonianos, la viscosidad se conoce generalmente como viscosidad aparente para enfatizar la distinción con el comportamiento newtoniano. FLUIDOS NEWTONIANOS El estudio de la deformación y las características del flujo de las sustancias se denomina reologia (campo que estudia la viscosidad de los fluidos). Es importante saber si un fluido es newtoniano o no newtoniano. A cualquier fluido que se comporte, se le llama fluido newtoniano. La viscosidad solo es función de la condición del fluido, en particular de su temperatura. La magnitud del gradiente de velocidad Au/Ay no tiene ningún efecto sobre la magnitud. A la inversa, a un fluido que no se comporte de acuerdo con la ecuación r µ(Av/Ay) se le denomina fluido no newtoniano. la diferencia entre ambos. La viscosidad del fluido no newtoniano depende del gradiente de velocidad, además de la condición del fluido. Donde µ es la viscosidad dinámica Los fluidos que dependen del tiempo son muy difíciles de analizar porque la viscosidad aparente varia con el tiempo, así como con el gradiente de velocidad y la temperatura.

DEFINICIÓN DE TRES TIPOS DE FLUIDOS INDEPENDIENTES DEL TIEMPO: ■ Seudoplásticos o tixotrápicos La gráfica del esfuerzo cortante versus el gradiente de velocidad queda por arriba de la línea recta (de pendiente constante) de los fluidos newtonianos. La curva comienza con mucha pendiente, lo cual indica una viscosidad aparente elevada. Después, la pendiente disminuye con el incremento del gradiente de velocidad. Ejemplos de estos fluidos son el plasma sanguíneo, polietileno fundido, látex, almíbares, adhesivos, melazas y tintas. ■ Fluidos dilatantes La gráfica del esfuerzo cortante versus el gradiente de velocidad queda por debajo de la línea recta para fluidos newtonianos. La curva comienza con poca pendiente, lo que indica viscosidad aparente baja. Después, la pendiente se incrementa conforme crece el gradiente de velocidad. Algunos ejemplos de fluidos dilatantes son los compuestos acuosos con concentraciones altas de sólidos: el almidón de maíz en etilenglicol, almidón en agua y el dióxido de titanio, un ingrediente de las pinturas. ■ Fluidos de Bingham En ocasiones reciben el nombre de fluidos de inserción, y requieren la aplicación de un nivel significativo de esfuerzo cortante antes de que comience el flujo. Una vez que el flujo se inicia, la pendiente de la curva es lineal, en esencia, lo que indica una viscosidad aparente constante. Algunos ejemplos de fluidos de Bingham son el chocolate, salsa catsup, mostaza, mayonesa, pasta de dientes, pintura, asfalto, ciertas grasas y suspensiones de agua y ceniza o fango del drenaje.

Los fluidos que dependen del tiempo son muy difíciles de analizar porque la viscosidad aparente varía con el tiempo, así como con el gradiente de velocidad y la temperatura. Ejemplos de fluidos que dependen del tiempo son ciertos petróleos crudos a temperaturas bajas, tinta para impresoras, nylon, ciertas gelatinas, mezcla de harina y varias soluciones de polímeros. Dichos fluidos también son tixotrópicos. ■ Fluidos electrorreológicos Están en desarrollo fluidos que poseen propiedades únicas, controlables por medio de la aplicación de una corriente eléctrica. A veces se les conoce como fluidos ER, y son suspensiones de partículas finas como almidón, polímeros y cerámicas, en un aceite no conductor (como el aceite mineral o de Silicon). Si no se les aplica corriente se comportan como otros líquidos. Pero si se les aplica, se convierten en un gel y se comportan más bien como un sólido. El cambio ocurre en menos de 1/1000 s. Algunas aplicaciones potenciales de estos fluidos las encontramos en la sustitución de válvulas convencionales, en embragues, en sistemas de suspensión para vehículos y maquinaria y en actuadores automáticos. ■ Fluidos magnetorreológicos (MR) Son similares a los fluidos ER, y contienen partículas suspendidas en una base de fluido. Sin embargo, en este caso, las partículas son polvos finos de fierro. El fluido base puede ser un aceite de petróleo, de silicón o agua. Cuando no hay un campo magnético presente, el fluido MR se comporta en forma muy parecida a otros, con una viscosidad que varía entre 0.2 Pa*s y 0.3 Pa*s a 25 °C. La presencia de un campo magnético hace que el fluido MR se convierta, virtualmente, en un sólido tal que soporte un esfuerzo cortante de hasta 100 kPa. El cambio se controla por medios electrónicos con mucha rapidez. Vislumbramos eventuales aplicaciones en amortiguadores de choques, embragues, frenos, amortiguadores de vibración, válvulas servo y en dispositivos de freno y bloqueo.

TIPOS DE FLUIDOS NEWTONIANOS Pueden mencionarse los siguientes fluidos newtonianos: 1. El agua 2. La gasolina 3. El vino 4. Aceites naturales 5. Soluciones azucaradas 6. Leches 7. Jugo naturales de frutas TIPOS DE FLUIDOS NO NEWTONIANO Pueden mencionarse, entre otros, los siguientes fluidos no-newtonianos: 1. Pinturas y barnices. 2. Soluciones de polímeros. 3. Mermeladas y jaleas. 4. Mayonesa y manteca. 5. Dulce de leche y la miel. 6. Salsas y melazas. 7. Soluciones de agua con arcillas y carbón. 8. La sangre humana.

CLASIFICACION DE VISCOSIMETROS

TIPOS DE VISCOSÍMETROS Existe una gran variedad de técnicas instrumentales de medida para determinar las propiedades reológicas (A lo entendido es que se encarga del estudio de la viscosidad) de los materiales, de igual manera los procedimientos y el equipo para medir la viscosidad son numerosos

VISCOSÍMETROS DE TUBO Los viscosímetros de tubo son muy útiles en la toma de datos reológico. Estos instrumentos se suelen dividir en tres categorías: 1 2 3

los viscosímetros capilares, denominados comúnmente de tubo en U los capilares de alta presión los de conducto

VISCOSÍMETROS CAPILARES En este tipo de viscosímetros un fluido es obligado a pasar a través de un tubo observándose una distribución de velocidades en el tubo de tipo parabólico, de forma que la porción del fluido que está en contacto con la pared del capilar tiene una velocidad nula y la porción del fluido que se encuentra en el centro del tubo tiene una velocidad máxima Dentro de este selecto grupo se encuentran los de tipo CANNON-FENSKE, OSTWALD, UBBELOHDE:

ECUACIÓN DE HAGEN-POISEUILLE Estos viscosímetros son útiles para la medida de viscosidades de un gran número de fluidos, desde disoluciones de polímeros hasta polímeros fundidos n:es la viscosidad del fluido, ΔP: es la caída de presión a lo largo del capilar, r: es el radio del capilar, L: la longitud del capilar V: el volumen de fluido que ha circulado en un tiempo t La velocidad de cizalla producida en la pared del viscosímetro

VISCOSIMETRO DE CANNON-FENSKE: Se basa en el tiempo de flujo de una cantidad determinada de un fluido por un tubo capilar. Para determinar su viscosidad se mide el tiempo que tarda en fluir una cantidad determinada. Dónde: Q es el flujo volumétrico del fluido. ΔP es la caída de presión requerida para inducir el flujo. R y L son respectivamente el radio y la longitud del capilar. μ es la viscosidad del fluido. ΔP = dgh VISCOSÍMETRO DE OSTWALD Mide el tiempo que tarda en descender cada líquido una distancia por un tubo capilar pequeño de cristal a causa de una diferencia de presión desconocida. Este viscosímetro se basa fundamentalmente en una formula conocida como Ley de Poiseville .

VISCOSIMETRO DE UBBELOHDE viscosímetro de bola tipo ubbelohde es adecuado para determinar viscosidades cinemáticas comprendidas entre 0,8 cSt y 50,000 cSt.

CAPILAR A ALTA PRESIÓN Mide el caudal de fluido que se crea al establecer una presión en un extremo. Es rápido, sencillo, y requiere un caudal bajo. Ejemplo de aplicación Estudiar el comportamiento reológico de suspensiones de cristales de sacarosa en miel (masas cocidas). Se utilizaron viscosímetros de conducto, variando las longitudes y diámetros de los tubos.

VISCOCIMETRO DE CONDUCTO El diámetro del conducto es entre 7 y 32 mm en general. El flujo volumétrico puede determinarse a partir del flujo másico usando un Medidor de flujo o por pesada. -El diámetro del conducto es entre 7 y 32 mm en general. -Precise como para la determinación de DP se usan transductores. -El flujo volumétrico puede determinarse a partir del flujo másico usando un medidor de flujo o por pesada