Propiedades y Comportamiento de Fluidos Newtonianos y No Newtonianos
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Características principales de los fluidos
Las características que hay que tener en cuenta en un fluido son:
- 1º Adherencia: Cuando un fluido se desplaza y entra en contacto con un contorno de salida, las partículas que se pegan al contorno adquieren la misma velocidad que él. Las partículas que están en contacto con un sólido tienen respecto a él una velocidad relativa nula; este fenómeno se llama adherencia.
- 2º Continuidad y deformación: La materia fluida, considerada macroscópicamente como un medio continuo, no puede soportar fuerzas de tracción, porque dichas fuerzas romperían la continuidad del medio. Cualquier fuerza cortante, por pequeña que sea, que actúa sobre un fluido lo deforma continuamente. Cuando cesa la fuerza cortante, el fluido no experimenta ninguna recuperación.
Fluido Newtoniano
En esta clase de fluidos, el esfuerzo cortante sobre una interfaz tangente a la dirección del flujo es proporcional a la tasa de cambio de velocidad con respecto a las distancias, donde la diferenciación se toma en dirección normal a la interfaz. En estos fluidos se verifica la ley de la viscosidad de Newton.
La siguiente figura explica esta relación:
Se escoge un área infinitesimal en el flujo que sea paralela al eje de velocidad horizontal. Se dibuja la normal n a esta área y se grafican las velocidades del fluido en puntos a lo largo de la normal, formando de esta manera un perfil de velocidades. La pendiente del perfil hacia el eje n, en la posición correspondiente al elemento del área en valor, se relaciona con el esfuerzo cortante.
Fluido No Newtoniano
Son también materiales viscosos en los cuales el esfuerzo cortante está relacionado con la tasa de corte dV. Estos fluidos se describen mediante una ecuación específica donde:
- Cuando n = 1, el comportamiento corresponde a los fluidos newtonianos.
- Para n < 1, se conocen como fluidos pseudoplásticos; se caracterizan por el incremento de la tasa de corte y la disminución de la viscosidad efectiva.
- Si n > 1, el fluido se conoce como dilatante; aquí el fluido se engruesa (aumenta su resistencia) con un aumento de la tasa de corte.