fluidos newtonianos
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.
fluidos no newtonianes
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.
Dentro de los principales tipos de fluidos no newtonianos se incluyen los siguientes:
Tipo de fluido
Comportamiento
Características
Ejemplos
Plásticos
Plástico perfecto
La aplicación de una deformación no conlleva un esfuerzo de resistencia en sentido contrario
Metales dúctiles una vez superado el límite elástico
Plástico de BinghamRelación lineal, o no lineal en algunos casos, entre el esfuerzo cortante y el gradiente de deformación una vez se ha superado un determinado valor del esfuerzo cortante
Barro, algunos
coloidesLimite seudoplastico
Fluidos que se comportan como seudoplásticos a partir de un determinado valor del esfuerzo cortante
Limite dilatante
Fluidos que se comportan como dilatantes a partir de un determinado valor del esfuerzo cortante
Fluidos que siguen la Ley de la PotenciaseudoplásticoLa viscosidad aparente se reduce con el gradiente del esfuerzo cortante
Algunos coloides,
arcilla,
leche,
gelatina,
sangre.
DilatanteLa viscodidad aparente se incrementa con el gradiente del esfuerzo cortante
Soluciones concentradas de
azúcar en agua, suspensiones de almidón de maíz o de arroz.
Fluidos
ViscoelásticosMaterial de MaxwellCombinación lineal "serie" de efectos elásticos y viscosos
Metales,
Materiales compuestosFluido Oldroyd-B
Combinación lineal de comportamiento como fludio Newtoniano y como material de Maxwel
Betún,
Masa panadera,
nailon,
PlastilinaMaterial de KelvinCombinación lineal "paralela" de efectos elásticos y viscosos
PlásticoEstos materiales siempre vuelven a un estado de reposo predefinido
Fluidos cuya viscosidad depende del tiempo
ReopécticoLa viscosidad aparente se incrementa con la duración del esfuerzo aplicado
Algunos
lubricantesTixotrópicoLa viscosidad aparente decrece con la duración de esfuezo aplicado
Algunas variedades de
mieles,
kétchup, algunas pinturas antigoteo.