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• Espinosa L Eriick

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CARACTERISTICAS DE FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS El comportamiento más sencillo corresponde a la línea A: Fluidos Newtonianos. Lo presentan los gases y la mayor parte de líquidos y disoluciones. Las restantes curvas corresponden a Fluidos no Newtonianos. En los newtonianos, la constante de

proporcionalidad

recibe

el

nombre

de

Viscosidad,

de

modo

que:

, (Ley de Newton del transporte de cantidad de movimiento). En los restantes, no tiene sentido hablar de viscosidad, aunque para ellos se define una viscosidad aparente. Línea B: Algunos líquidos no fluyen hasta que alcanzan un esfuerzo cortante límite. Por debajo de él se comportan como un sólido, (suspensiones concentradas, mantequilla, algunas pinturas, pasta de dientes, pegamentos, etc.). Alcanzado ese límite, entonces fluyen linealmente. Se denominan Plásticos de Bingham. La ecuación que representa su comportamiento es: (K: viscosidad plástica). Línea C: Esta línea representa el comportamiento de un Fluido Pseudoplástico. Se caracterizan porque su viscosidad aparente parece que disminuye al aumentar la tensión de corte, es decir, fluiría más rápido cuando

es alta. A este

comportamiento responden los zumos, mermeladas, disoluciones de tensioactivos, pinturas,

caucho,

etc.

Normalmente

son

sustancias

compuestas

por

macromoléculas alargadas que se orientan según una dirección al aplicarles un esfuerzo determinado. Línea D: Esta línea representa el comportamiento de un Fluido dilatante. Su viscosidad aparente parece que aumenta con

. Son escasos los fluidos que

responden a este comportamiento. Entre ellos están las suspensiones concentradas de arena fina en agua, el óxido de etileno en agua, el poliisobuteno, metacrilato de metilo en alcohol amílico, suspensiones de almidón, la goma arábiga, etc.

Se comportan así porque están compuestos por moléculas enmarañadas, que al cizallarlas aún se enmarañan más, o debido a las repulsiones eléctricas que aumentan con, o bien, (en el caso de la arena) porque aumenta mucho el rozamiento entre las partículas sólidas al existir poco líquido entre ellas. Ambos comportamientos, líneas C y D, se representan por la ecuación de Ostwald-de Waele:

, donde K' es el índice de consistencia de

flujo, y n' es el índice de comportamiento de flujo (n'< 1 para Pseudoplástico, n'>1 para dilatante).

FLUIDOS NEWTONIANOS Un fluido newtoniano se caracteriza por cumplir la Ley de Newton, es decir, que existe una relación lineal entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación (ecuación anterior). Si por ejemplo se triplica el esfuerzo cortante, la velocidad de deformación

se

va

a

triplicar

también.

Esto

es

debido

a

que

el

término m (viscosidad) es constante para este tipo de fluidos y no depende del esfuerzo cortante aplicado. Hay que tener en cuenta también que la viscosidad de un fluido newtoniano no depende del tiempo de aplicación del esfuerzo, aunque sí puede depender tanto de la temperatura como de la presión a la que se encuentre. Para una mejor comprensión de este tipo de fluido se representan dos tipos de gráficas, la“Curva de Fluidez” y la“Curva de Viscosidad”. En la Curva de Fluidez se grafica el esfuerzo cortante frente a la velocidad de deformación ( t vs D), mientras que en la Curva de Viscosidad se representa la viscosidad en función de la velocidad de deformación (m vs D). Para un fluido newtoniano se obtienen las siguientes curvas.Como se puede observar en la curva de fluidez , el valor de la viscosidad m es la tangente del ángulo que forman el esfuerzo de corte y la velocidad de deformación, la cual es constante para cualquier valor aplicado. Además se observa en la curva de viscosidad que la viscosidad es constante para cualquier velocidad de deformación aplicada. Es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra

la

relación

entre

el esfuerzo o cizalla contra

su velocidad

de

deformación es lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, la miel o los geles y sangreque

son ejemplos

de fluido no newtoniano. Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales

FLUIDO NO-NEWTONIANO Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido no newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano. Aunque el concepto de viscosidad se usa habitualmente para caracterizar un material, puede resultar inadecuado para describir el comportamiento mecánico de algunas sustancias, en concreto, los fluidos no newtonianos. 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. Un ejemplo barato y no tóxico de fluido no newtoniano puede hacerse fácilmente añadiendo almidón de maíz en una taza de agua. Se añade el almidón en pequeñas proporciones y se revuelve lentamente. Cuando la suspensión se acerca a la concentración crítica es cuando las propiedades de este fluido no newtoniano se hacen evidentes. La aplicación de una fuerza con la cucharilla hace que el fluido se comporte de forma más parecida a un sólido que a un líquido. Si se deja en reposo recupera su comportamiento como líquido. Se investiga con este tipo de fluidos para la fabricación de chalecos antibalas, debido a su capacidad para absorber la energía del impacto de un proyectil a alta velocidad, pero permaneciendo flexibles si el impacto se produce a baja velocidad. Un ejemplo familiar de un fluido con el comportamiento contrario es la pintura. Se desea que fluya fácilmente cuando se aplica con el pincel y se le aplica una presión, pero una vez depositada sobre el lienzo se desea que no gotee.

Dentro de los principales tipos de fluidos no newtonianos se incluyen los siguientes: Tipo de Comportamiento Características fluido

Ej.

La aplicación de una deformación Metales dúctiles una vez Plástico perfecto no conlleva un esfuerzo de superado el límite resistencia en sentido contrario elástico

Plástico Bingham Plásticos

Relación lineal, o no lineal en algunos casos, entre el esfuerzo de cortante y el gradiente de deformación una vez se ha superado un determinado valor del esfuerzo cortante

Pseudoplástico

Fluidos que se comportan como Barro, algunos coloides seudoplásticos a partir de un determinado valor del esfuerzo cortante

Dilatante

Fluidos que se comportan como dilatantes a partir de un determinado valor del esfuerzo cortante