Fluidos Newtonianos

FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NWETONIANOS

Contenido

Fluidos Newtoniano y No Newtonianos 1

Esfuerzo cortante y viscosidad 1

Ecuaciones de movimiento para un fluido no newtoniano 1

Ejemplos 1

Bibliografía 1

Fluidos Newtoniano y No Newtonianos

Los fluidos provocan y circulan sometidos a esfuerzos. Los fluidos newtonianos son los más sencillos y se caracterizan por la propiedad de que el gradiente de velocidad en un punto es proporcional al esfuerzo cortante de dicho punto, es decir:

(velocidad de cizalladura) α (esfuerzo cortante) ó du/dy ατ

El resto de los fluidos se denomina no newtoniano. El aire, agua, vapor de agua, todos los gases y la mayoría de fluidos constituidos por moléculas sencillas son newtonianos. Las suspensiones densas, lodos, emulsiones, soluciones polímeros de cadena larga, fluidos biológicos, alimentos líquidos, pinturas, suspensiones de arcillas y mezclas de hormigón son, en general, no newtonianos.

Los no newtonianos pueden dividirse en amplia cantidad de materiales.

No newtonianos independientes del tiempo, para los que:

(velocidad de cizalladura)=f (esfuerzo cortante solo) ó du/dy=f(τ solo)

No newtonianos dependientes del tiempo pero no elásticos. Son fluidos cuyo comportamiento en un momento determinado este influenciado por lo que les ha ocurrido en el pasado reciente.

Ejemplo: La salsa cátsup que ha estado en reposo por un tiempo no verterá, sin embargo, una botella de cátsup recientemente agitada verterá fácilmente.

(velocidad de cizalladura)=f (esfuerzo historia pasada cortante del esfuerzo)

No newtonianos visco elásticos. Son materiales que combinan las propiedades elásticas de los sólidos con el comportamiento de los fluidos.

Ejemplo: La saliva y en general todos los fluidos biológicos. Sopa concentrada de tomate, masa de pan.

Esfuerzo cortante y viscosidad

La ley de Newton de la viscosidad es una ecuación constitutiva: no es una ley fundamental de la naturaleza, sino una aproximación que lleva a cabo en algunos materiales y no en otros.

Un fluido que se comporta de acuerdo con la ley de Newton, con una viscosidad que es independiente de la tensión, se dice que es newtoniano. Los gases, agua y muchos líquidos comunes pueden ser considerados newtonianos en condiciones ordinarias y contextos.

Hay muchos fluidos no newtonianos que significa que se desvían de la ley de un modo u otro. Por ejemplo:

Espesantes líquidos de corte, cuya viscosidad aumenta con la tasa de esfuerzo cortante.

Líquidos de dilución por cizallamiento, cuya viscosidad disminuye con la velocidad de esfuerzo cortante.

Líquidos tixotrópicos, que llegan a ser menos viscoso con el tiempo cuando se agitan, agitan, o estresados lo contrario.

Reopécticos líquidos, que se vuelven más viscosos con el tiempo cuando se agitan, agitan, o estresados lo contrario.

Plásticos de Bingham que se comportan como un sólido a bajas tensiones, pero los flujos como un fluido viscoso a altas tensiones.

En un fluido viscoso además de los esfuerzos normales existen los esfuerzos cortantes debidos a la viscosidad.

Para un Newtoniano el gradiente de velocidad es proporcional al esfuerzo cortante impuesto al fluido, o sea:

τ=-pδ+λδ∇.U+μ(∇U+(〖∇U)〗^T)

T_ij=-pδ_ij+λδ_ij (∂U_k)/(∂x_k )+μ((∂U_i)/(∂x_i )+(∂U_j)/(∂x_j ))

Esta ecuación constitutiva satisface las siguientes restricciones:

Cuando el fluido esta en reposo el esfuerzo es debido solamente a la presión ejercida por el mismo.

El fluido es isotrópico.

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