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Fluido newtoniano

Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante. Los fluidos newtonianos son uno de los tipos de fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, los geles y la sangre, que son ejemplos de fluido no newtoniano.

Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos en condiciones normales de presión y temperatura. Por ejemplo, el agua, el aceite, la gasolina, el alcohol, el queroseno, el benceno y la glicerina.

Matemáticamente, el esfuerzo de corte en un flujo unidimensional de un fluido newtoniano se puede representar por la relación:

\({\displaystyle \tau _{xy}=\mu {\frac {dv_{x}}{dy}}}\)

Donde:

\({\displaystyle \tau _{xy}\,}\) 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 ([Pa]).
\({\displaystyle \mu \,}\) es la viscosidad del fluido, y para un fluido newtoniano depende sólo de la temperatura, puede medirse en [Pa·s] o [kp·s/cm²].
\({\displaystyle {\frac {dv_{x}}{dy}}} \) es el gradiente de velocidad perpendicular a la dirección al plano en el que estamos calculando la tensión tangencial, [s−1].
Es decir, al aplicarle una tensión de cizalla a un fluido newtoniano, la velocidad de deformación del fluido es directamente proporcional a la tensión previamente aplicada, siendo la constante de proporcionalidad \({\displaystyle \mu \,}\)

La ecuación constitutiva que relaciona el tensor tensión, el gradiente de velocidad y la presión en un fluido newtoniano es simplemente:

La ecuación constitutiva que relaciona el tensor tensión, el gradiente de velocidad y la presión en un fluido newtoniano es simplemente:

\({\displaystyle \sigma _{ij}=-p\delta _{ij}+\mu \left({\frac {\partial v_{i}}{\partial x_{j}}}+{\frac {\partial v_{j}}{\partial x_{i}}}-{\frac {2}{3}}\delta _{ij}\nabla \cdot \mathbf {v} \right)}\)

Viscosidad y temperatura

A 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:

\({\displaystyle \mu (T)=\mu _{0}\exp \left({\frac {E}{RT}}\right)}\)

Fluido no newtoniano

Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido no newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.

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.

Las principales características de este tipo de fluidos (que hacen que sean unos materiales tan interesantes y curiosos) son:

Cuando está en reposo se comporta como un fluido pero aumenta su viscosidad cuando se le somete a fuerzas de estrés. Dicho de otra forma, cuando se golpea un fluido no newtoniano, la fuerza entrante hace que los átomos del mismo se reorganicen y aumenten su viscosidad. Puede llegar a comportarse, temporalmente, como un sólido. Es decir, si introducimos (o extraemos) un objeto lentamente, en un fluido no newtoniano, podremos atravesarlo sin dificultad, pero, si el objeto intenta entra en el fluido (o sale de él)r con una velocidad relativamente alta, el fluido se volverá a comportar como un sólido y podrás sacar el fluido del contenedor junto a tu mano. A mayor fuerza aplicada mayor viscosidad. Este efecto suele durar sólo mientras la fuerza es aplicada.

Créditos

Texto wikipedia:

• Fluido newtoniano
• Fluido no newtoniano

Imagen:

• By DirectEON (talk) 08:46, 28 March 2008 (UTC) - self-made, CC BY-SA 3.0, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=16635877