Fluidos Newtonianos

FLUIDOS NO NEWTONIANOS:

Los fluidos no newtonianos son aquellos en los que la relación entre esfuerzo cortante y la velocidad de deformación no es lineal. Estos fluidos a su vez se diferencian en dependientes e independientes del tiempo.

a)FLUIDOS INDEPENDIENTES DEL TIEMPO DE APLICACIÓN:

Estos fluidos se pueden clasificar dependiendo de si tienen o no esfuerzo umbral, es decir, si necesitan un mínimo valor de esfuerzo cortante para que el fluido se ponga en movimiento.

Fluidos sin esfuerzo umbral

FLUIDOS PSEUDOPLÁSTICOS: (SHEAR-THINNING)

Este tipo de fluidos se caracterizan por una disminución de su viscosidad, y de su esfuerzo cortante, con la velocidad de deformación. Su comportamiento se puede observar en las siguientes curvas (Figura 4):

 

D D

Figura 4: Curvas de fluidez y de viscosidad para un fluido pseudoplástico.

Se pueden dar dos explicaciones a este fenómeno, teniendo en cuenta que son simplificaciones ya que el flujo que se forma es bastante complejo [5]:

a) FLUJO DE VARILLAS RÍGIDAS SUSPENDIDAS EN UN LÍQUIDO NEWTONIANO :

Como se puede observar en la figura, existen una serie de varillas desorientadas dentro del líquido newtoniano. Cada varilla, caracterizada por su movimiento browniano, tiene un vector de velocidad que tiende a adoptar una situación horizontal Dicho movimiento browniano (propuesto por Brown en 1827) es una observación indirecta de la agitación térmica de las moléculas de un líquido, al visualizarse el desplazamiento de partículas en suspensión en el seno del mismo.

La resultante de los choques al azar es una fuerza de magnitud y dirección variable que a la orientación de las varillas, responsable de la viscosidad, para evitar que se llegue a un cierto estado de equilibrio. Cuanto mayor sea la orientación de las varillas, menor será la viscosidad del fluido (Figura 5).

F

Figura 5: Representación de las varillas desorientadas dentro del fluido, habiendo aplicado una fuerza sobre la placa superior.

b) FLUJO DE MOLÉCULAS FILAMENTARIAS EN UN LÍQUIDO NEWTONIANO

Se supone que, dentro de un fluido newtoniano situado entre dos placas paralelas, una de las cuales se mueve, aparecen una serie de macromoléculas en forma de filamentos porosos que contienen grupos de átomos con una gran movilidad.

Al principio estos grupos de átomos forman filamentos bastante enredados. Con el tiempo, al moverse la placa superior, la velocidad de deformación aumenta y la resultante de las fuerzas tiende a desenredar estos filamentos en la dirección del flujo, dependiendo de su elasticidad y de su velocidad de deformación, y además dicha fuerza libera parte del líquido que existe alrededor de la molécula.

Como resultado de todo lo que ocurre en el seno del fluido se produce una disminución de la fricción interna dando lugar a su vez a una disminución de la viscosidad (Figura 6).

F

V

Figura 6:Los filamentos se van desenredando conforme aumenta la velocidad

debido al movimiento de la placa superior.

Ejemplos de fluidos pseudoplásticos son: algunos tipos de ketchup (Figura 7), mostaza, algunas clases de pinturas, suspensiones acuosas de arcilla, etc.

Figura 7: El ketchup como ejemplo de fluido pseudoplástico .

La formulación matemática de un fluido pseudoplástico es bastante compleja aunque para movimiento

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