Explicacion del fluido no newtoniano

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Explicacion del fluido no newtoniano

¿es la sangre un fluido no newtoniano?

Si estás en esta página, probablemente tengas una idea general de lo que es la viscosidad y de lo importante que es en el desarrollo de cualquier aplicación que implique el flujo de fluidos. Sin embargo, la caracterización de los fluidos es mucho más profunda y compleja de lo que se suele esperar. Cada material único tiene su propio comportamiento cuando se somete a flujo, deformación o tensión.

Los fluidos newtonianos deben su nombre a Sir Issac Newton (1642 – 1726), quien describió el comportamiento del flujo de los fluidos con una simple relación lineal entre la tensión de corte [mPa] y la velocidad de corte [1/s]. Esta relación se conoce ahora como la Ley de Viscosidad de Newton, donde la constante de proporcionalidad η es la viscosidad [mPa-s] del fluido:

Algunos ejemplos de fluidos newtonianos son el agua, los disolventes orgánicos y la miel. Para esos fluidos la viscosidad sólo depende de la temperatura. Como resultado, si observamos un gráfico de la tensión de cizallamiento frente a la velocidad de cizallamiento (véase la figura 1) podemos ver un aumento lineal de la tensión con el aumento de la velocidad de cizallamiento, donde la pendiente viene dada por la viscosidad del fluido. Esto significa que la viscosidad de los fluidos newtonianos permanecerá constante (véase la figura 2) independientemente de la velocidad a la que se les obligue a fluir por una tubería o un canal (es decir, la viscosidad es independiente de la velocidad de cizallamiento).

Tipos de fluidos no newtonianos

Los líquidos no newtonianos están por todas partes; se encuentran en objetos cotidianos de tu casa e incluso en tu cuerpo. También puedes comprar y fabricar líquidos no newtonianos como la masilla no newtoniana, que están diseñados como demostraciones científicas para mostrar las propiedades de los líquidos no newtonianos. En este artículo, vamos a intentar explicar lo que es un líquido/fluido no newtoniano y dar algunos ejemplos de líquidos no newtonianos.

Sir Isaac Newton describió los fluidos newtonianos en la ley de la viscosidad de Newton. En resumen, observó que los líquidos newtonianos tienen una viscosidad/flujo constante, y que su comportamiento de flujo sólo cambia cuando hay un cambio de temperatura o presión. La tensión NO afecta a este tipo de fluidos.

Un ejemplo sería el agua. La temperatura afecta a su viscosidad. A 0˚C se convierte en un sólido, y a 100˚C es un gas, pero entre esas temperaturas se comporta como un fluido normal, y tiene una viscosidad constante. La viscosidad del agua no se ve afectada por la tensión aplicada.

El Oobleck es fácil de hacer y se utiliza habitualmente para mostrar las propiedades de los fluidos no newtonianos. El oobleck está hecho de almidón de maíz y agua, y los componentes del almidón están suspendidos en el agua, lo que provoca su comportamiento inusual. Cuando se aplica una fuerza, el líquido se convierte en un sólido.

Flujo incompreso

Un fluido no newtoniano es un fluido que no sigue la ley de viscosidad de Newton, es decir, una viscosidad constante e independiente de la tensión. En los fluidos no newtonianos, la viscosidad puede cambiar cuando se somete a una fuerza, pasando a ser más líquida o más sólida. El ketchup, por ejemplo, se vuelve más líquido cuando se agita y, por tanto, es un fluido no newtoniano. Muchas soluciones salinas y polímeros fundidos son fluidos no newtonianos, al igual que muchas sustancias comunes como las natillas,[1] la pasta de dientes, las suspensiones de almidón, el almidón de maíz, la pintura, la sangre, la mantequilla derretida y el champú.

Lo más habitual es que la viscosidad (la deformación gradual por esfuerzos de cizallamiento o tracción) de los fluidos no newtonianos dependa de la velocidad de cizallamiento o de la historia de la velocidad de cizallamiento. Sin embargo, algunos fluidos no newtonianos con viscosidad independiente del cizallamiento siguen presentando diferencias de tensión normal u otros comportamientos no newtonianos. En un fluido newtoniano, la relación entre el esfuerzo de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento es lineal, pasando por el origen, siendo la constante de proporcionalidad el coeficiente de viscosidad. En un fluido no newtoniano, la relación entre el esfuerzo de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento es diferente. El fluido puede incluso presentar una viscosidad dependiente del tiempo. Por lo tanto, no se puede definir un coeficiente de viscosidad constante.

Fluido no newtoniano

Desde el café de la mañana hasta el baño de la noche, los fluidos nos rodean. El agua y el aire -probablemente los dos fluidos con los que más nos encontramos- se comportan de una manera muy familiar, adoptando la forma de su recipiente y fluyendo con facilidad. Se trata de los llamados fluidos newtonianos, llamados así por el famoso matemático y físico Sir Isaac Newton.

Una de las cosas que hacen que el agua y el aire sean fluidos newtonianos es que, a menos que la temperatura o la presión cambien, mantienen una viscosidad constante, la medida de la resistencia del fluido a fluir. Los fluidos newtonianos, por ejemplo, no cambian su viscosidad cuando están bajo tensión (cuando se les aplica una fuerza). Si dejamos caer un guijarro en un estanque o golpeamos un balón de fútbol en el aire, ninguno de los dos fluidos se volverá más viscoso.

Para un fluido newtoniano, la viscosidad, por definición, sólo depende de la temperatura y la presión, no de las fuerzas que actúan sobre él. Si la viscosidad depende de las fuerzas que actúan sobre él, se dice que el fluido no es newtoniano.

Los fluidos reopécticos se vuelven más espesos -más viscosos- a medida que se someten a esfuerzos durante un periodo de tiempo. No sirve suministrar una fuerza instantánea, sino que hay que mantenerla. Un buen ejemplo de fluido reopéctico no newtoniano es la nata. Si se remueve la nata una sola vez, no pasará nada. Sin embargo, si se sigue removiendo, se espesará.