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FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO-NEWTONIANOS

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by

laura vergara

on 30 August 2013

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FLUIDOS NEWTONIANOS
Y NO-NEWTONIANOS

fluido newtoniano
Fue denominado por Isaac Newton desde que lo describiera como flujo viscoso. Un fluido newtoniano es aquel cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo, y solo depende de la temperatura. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación, es lineal.

Dicho de otra forma: si se aplica un esfuerzo tangencial a un fluido newtoniano, este se pondrá en movimiento sin importar cuán pequeño sea el esfuerzo tangencial y se generará una cierta distribución de velocidad en el fluido.

Ese esfuerzo tangencial y el gradiente de velocidad que se produce serán directamente proporcionales, a la constante de proporcionalidad se la define como viscosidad.

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.


* La distinción entre fluidos newtonianos y fluidos no-newtonianos se basa en la diferente relación que existe en unos y otros entre la aplicación de un esfuerzo tangencial y la velocidad con que se deforman.


*Un fluido Newtoniano, también llamado fluido verdadero es aquel que, sometido a un esfuerzo tangencial o cortante, se deforma con una velocidad que es proporcional directamente al esfuerzo aplicado

Características
El fluido newtoniano carece de propiedades elásticas, es incompresible, isotrópico e irreal; aunque muchos fluidos reales ofrecen un comportamiento similar al newtoniano dentro de un rango de gradientes.

Cumplen con la ley de Newton de la viscosidad, por lo tanto, la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación es lineal.

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.

Fluidos no newtonianos.
Los fluidos en los cuales el esfuerzo de corte no es directamente proporcional a la relación de deformación son no newtonianos. Estrictamente hablando la definición de un fluido es válida solo para materiales que tienen un esfuerzo de deformación cero. 

Por lo común, los fluidos no newtonianos se clasifican con respecto a su comportamiento en el tiempo, es decir, pueden ser dependientes del tiempo o independientes del mismo.

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
El hecho de que en cada punto de un fluido en movimiento exista un esfuerzo cortante y un gradiente de velocidad, sugiere que estas magnitudes pueden relacionarse. La Reología es la rama de la ciencia que estudia esta dependencia.

La figura siguiente representa diversos aspectos del comportamiento reológico de fluidos, a temperatura y presión constantes.

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 polisobuteno, 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).

Hay también otros fluidos, llamados Fluidos estructurales, cuyos comportamientos son una mezcla de los anteriores, dependiendo del gradiente de velocidad.

Fluidos cuyas propiedades dependen del tiempo: Ninguna de las curvas depende de la historia del fluido, y una determinada muestra de una sustancia, presenta el mismo comportamiento independientemente del tiempo que haya estado sometida al esfuerzo cortante.

Tixotrópicos:
Disminuye su viscosidad aparente con el tiempo, es decir, iguales esfuerzos producen mayores gradientes de velocidad. Este comportamiento lo presentan las margarinas, crema de afeitar, algunos cosméticos, pinturas, etc.

Reopécticos:
Al contrario de los anteriores, (yeso en agua). Es poco frecuente este comportamiento.

*http://es.wikipedia.org/wiki/Fluido_newtoniano

*http://www.ecured.cu/index.php/Fluido_newtoniano
*http://ocwus.us.es/arquitectura-e-ingenieria/operaciones-basicas/contenidos1/tema3/pagina_06.htm
*http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/nonewtonianos/nonewtonianos.html
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