CLASIFICACION REOLOGICA DE LOS FLUIDOS

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO[pic 3]

FACULTAD DE MECÁNICA

ESCUELA DE INGENIERIA MECÁNICA

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TRABAJO DE: MECÁNICA DE FLUIDOS

PARCIAL: 1

DEBER #: 1

TEMA: ENSAYO: CLASIFICACION REOLOGICA DE LOS FLUIDOS

ELABORADO POR: LLUMAN MARCATOMA MARCO VINICIO

CODIGO:7471

FECHA: 2019-03-20[pic 5]

Índice

1.        Introducción        3

2.Desarollo        3

2.1Conceptos Básicos        3

2.1.1Reologia:        3

2.1.2Fluido        3

2.1.3Viscosidad Dinámica        4

2.1.4Viscosidad Cinemática        4

2.1.5Esfuerzo Cortante        4

2.1.6Velocidad de Deformación        5

2.1.7Compresibilidad        5

2.2Clasificación        5

2.2Fluidos Newtonianos        5

2.2.1Ley de Fluidos de Newton        6

2.3Fluidos No Newtonianos        7

2.3.1Los fluidos No newtonianos independientes del tiempo        7

2.3.1.1Plastico ideal o de Bingham        7

2.3.1.2Fluidos Pseudoplasticos        8

2.3.1.3Fluidos Dilatantes        8

2.3.2Fluidos No Newtonianos dependientes del tiempo.        8

2.3.2.1Fluidos Tixotrópicos        9

2.3.2.2Fluidos Reopecticos        9

2.3.2.3Fluidos Viscoelasticos        9

2.4Esquema de Fluidos No Newtonianos        10

3. Conclusiones        11

Bibliografía        11

1. Introducción

Entendemos a la Mecánica de Fluidos como una rama de la física, la cual progresa y se desarrolla de forma directa con el entendimiento de la mecánica y de la termodinámica, esta rama emplea ambas herramientas para el estudio, del comportamiento sus causas y propiedades de los fluidos. Sabiendo que los fluidos es un campo de estudio extremadamente amplio, se es posible clasificar a estos desde la perspectiva de diferentes campos.

De esta forma se hace necesario el plantear una cuestión principal: Cual es la correcta y más aceptada clasificación de los fluidos. En el presente ensayo se realizará una clasificación de los fluidos a partir de la Reología siendo esta una disciplina que se centra en el estudio del fluir y de la deformación de los materiales, es decir la clasificación presentada se enfocara en propiedades que influyen o están íntimamente relacionadas con estos dos fenómenos, a mas de esto se expondrá las expresiones matemáticas que modelan el comportamiento de los materiales y sus propiedades desde el ya mencionado punto de vista.

2.Desarollo

2.1Conceptos Básicos

2.1.1Reologia:

Se define a la Reologia como la disciplina que se encarga del análisis y modelado de la deformación y el fluir de los materiales, específicamente de los fluidos. Dicha palabra tiene su origen en el griego siendo “ρειν” a dicha expresión se le da el significado de “fluir”. (Mott, 1996)

Esta rama pese a poder ser empleada en el análisis de sistemas complejos de deformaciones, sin embargo, se enfoca en materiales los cuales sufre una deformación simple, de igual forma es posible abarcar el estudio de solidos pero su enfoque principal es en el estudio de los fluidos, específicamente de su deformación, viscosidad, velocidad de deformación, entre otros factores.

2.1.2Fluido

Es posible definir a un fluido como toda sustancia que frente a un esfuerzo cortante por más pequeño que este pudiere a llegar a ser se deforme de una forma u otra, o des de un punto de vista más general, se entiende como fluido a toda sustancia que posee la capacidad de fluir y adaptarse al recipiente en el que se encuentra debido a su carencia de rigidez y elasticidad, este puede ser líquidos o gases.

La diferencia primordial entre estos dos estados de fase es la distancia intermolecular entre sus partículas, debido a una fuerza de cohesión mayor o menor esta distancia varia, siendo de mayor valor en los gases, esta propiedad da la mayoría de propiedades a la sustancia las cuales se citan a continuación.

2.1.3Viscosidad Dinámica

Esta es una propiedad exclusiva de los fluidos, tanbien reconocida como viscosidad absoluta, entendiéndose a esta como la oposición interna que presentan las partículas de un fluido que se encuentra en movimiento y establece las fuerzas que mueven y deforman a dicho fluido. Esta relación queda reflejada en la siguiente expresión.

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Siendo el esfeurzo cortante,  la viscosidad dinámica y la velocidad de defromacion.        Esta magnitud se mide en Poises. (Martinez, 2012)[pic 7][pic 8][pic 9]

2.1.4Viscosidad Cinemática

Esta viscosidad se define como la resistencia que presenta una sustancia a fluir en un entorno con gravedad y guarda una estrecha relación con la viscosidad dinámica y la densidad del fluido, la misma que se expresa en la siguiente ecuación:

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Siendo v la viscosidad cinemática, la viscosidad dinámica y  la densidad del fluido  Esta magnitud se mide en Stokes. (SHAMES, et al., 1967)[pic 11][pic 12]

2.1.5Esfuerzo Cortante

Se entiende a esfuerzo cortante a toda fuerza generada sobre un área definida o tensión. Es decir, es el cociente de la fuerza ejercida por unidad de área.

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Otra forma de expresar dicho esfuerzo es :

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Figura 1. Representacion de  en un fluido[pic 16]

Fuente:(Oscar, 2002)[pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]

2.1.6Velocidad de Deformación

La velocidad de deformación es una magnitud que nos da a conocer  la  cantidad de deformación por unidad de tiempo que experimenta una sustancia, siendo representada de forma general como . Se puede observar de mejor manera en la Fig.1[pic 21]

2.1.7Compresibilidad

Es posible definir a la compresibilidad como la capacidad que posee una sustancia para que fluctué su volumen al aplicar una variación de presión o compresión , mientras que ciertos parámetros permanecen constantes.

Esta propiedad está íntimamente ligada a la distancia intermolecular, puesto que al aplicar esta variación de presión se acercaran las moléculas tanto como sea posible, ocasionando así que al estar en estado sólido la distancia es tan pequeña que la distancia recorrida por las moléculas es decir la compresión producida es despreciable, de la misma manera acontece en los fluidos y de forma totalmente contraria en los gases. (Yunus,A,Cenjel. Jhon .m Cymbala, 2006)

2.2Clasificación 

Desde el punto de vista reologico los fluidos se pueden clasificar en dos grandes grupos en función de sus propiedades reologicas siendo, fluidos Newtonianos y fluidos No Newtonianos.

2.2Fluidos Newtonianos

Se identifica a un fluido Newtoniano cuando su viscosidad (oposición a fluir), únicamente fluctué por el efecto de variaciones de temperatura o presión, mas no por el esfuerzo cortante o el tiempo.

• Este tipo de fluidos posee características notorias entre las cuales se destacan:
• En la mayoría de las sustancias se cumple que la temperatura es inversamente proporcional a la viscosidad, es decir que a mayor temperatura menor es la viscosidad del fluido.
• La presión también influye de forma directa en el valor de la viscosidad de un líquido.
• Estos fluidos se rigen por la ley de la viscosidad de Newton
• Los fluidos newtonianos carecen de propiedades elásticas
• Son fluidos incompresibles, normalmente liquidos.
• Se establece como fluidos isotrópicos, es decir poseen independencia respecto a la elección de los ejes de referencia para la medición de determinada propiedad.

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Figura 2. Grafica Comportamiento Reologico de un fluido Newtoniano

Fuenter: Autoria

2.2.1Ley de Fluidos de Newton

Esta ley establecida por el físico teórico Isaac Newton establece una relación entre la fuerza de corte aplicada en un flujo dotado de bajo movimiento,  el área superficial de contacto y la velocidad de deformación la misma que se definió con anterioridad. En esta relación la constante de proporcionalidad de la viscosidad.

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