Fluido no-newtoniano
Un fluido no newtoniano es aquél cuya viscosidad varía con la temperatura y presión, pero no con la variación dv/dy.
Aunque el concepto de viscosidad se usa habitualmente para caracterizar un material, puede resultar inadecuado para describir el comportamiento mecánico de algunas sustancias, en concreto, los fluidos no newtonianos. 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.
Un ejemplo barato y no tóxico de fluido no newtoniano puede hacerse fácilmente añadiendo almidón de maíz en una taza de agua. Se añade el almidón en pequeñas proporciones y se revuelve lentamente. Cuando la suspensión se acerca a la concentración crítica es cuando las propiedades de este fluido no newtoniano se hacen evidentes. La aplicación de una fuerza con la cucharilla hace que el fluido se comporte de forma más parecida a un sólido que a un líquido. Si se deja en reposo recupera su comportamiento como líquido. Se investiga con este tipo de fluidos para la fabricación de chalecos antibalas, debido a su capacidad para absorber la energía del impacto de un proyectil a alta velocidad, pero permaneciendo flexibles si el impacto se produce a baja velocidad.
Un ejemplo familiar de un fluido con el comportamiento contrario es la pintura. Se desea que fluya fácilmente cuando se aplica con el pincel y se le aplica una presión, pero una vez depositada sobre el lienzo se desea que no gotee.
Plástico ideal o de Bingham
Se denomina plástico ideal o de Bingham a las sustancias o fluidos que para
tensiones tangenciales inferiores a un valor característico 0 t se comportan elásticamente,
y superado ese valor muestran un comportamiento similar al de un fluido newtoniano.
3.2-Plástico real
Son sustancias que no fluyen hasta la tensión de fluencia 0 t , y luego
presentan una zona de viscosidad variable que disminuye con el incremento de la
velocidad de deformación, hasta alcanzar un valor asintótico constante
Fluidos pseudoplásticos
Los fluidos pseudoplásticos no tienen una tensión de fluencia para que
comiencen a deformarse, pero la viscosidad medida por la pendiente de la curva
t = f (g ) es alta para bajas velocidades de deformación, y decrece con el incremento de
g hasta alcanzar un valor asintótico ¥ m constante
Fluidos dilatantes.
Los fluidos dilatantes al igual que los pseudoplásticos no tienen una tensión de
fluencia inicial, pero el coeficiente h de la ecuación (2) disminuye al aumentar el gradiente
de velocidad hasta que para grandes valores de éste adquiere un valor ¥ m constante. Los
fluidos dilatantes son mucho menos comunes que los pseudoplásticos. Ejemplo de fluidos
que exhiben este comportamiento son la manteca, las arenas movedizas y las
suspensiones de almidón.
Fluido newtoniano
Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformación es lineal y pasa por el origen, es decir, el punto [0,0]. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, la miel o los geles que son ejemplos de fluido no newtoniano.
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.
Ecuación constitutiva Matemáticamente, el rozamiento en un flujo unidimensional de un fluido newtoniano se puede representar por la relación:
Donde:
es la tensión tangencial ejercida en un punto del fluido o sobre una superficie sólida en contacto con el mismo, tiene unidades de tensión o presión
es la viscosidad del fluido, y para un fluido newtoniano depende sólo de la temperatura, puede medirse en [Pa·s] o [kp·s/cm2].
es el gradiente de velocidad perpendicular a la dirección al plano en el que estamos calculando la tensión tangencial, [s−1].
La ecuación constitutiva que relaciona el tensor tensión y el gradiente de velocidad y la presión en un fluido newtoniano es simplemente:
Viscosidad y temperaturarA medida que aumenta la temperatura de un fluido líquido, disminuye su viscosidad. Esto quiere decir que la viscosidad es inversamente proporcional al aumento de la temperatura. La ecuación de Arrhenius predice de manera aproximada la viscosidad mediante la ecuación:
miércoles, 5 de mayo de 2010
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