Fluido no newtoniano

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Demostración de propiedades de fluidos no newtonianos en el museo Universum en la Ciudad de México

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.[1]

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 Ej.
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 Bingham Relación 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 coloides
Pseudoplástico Fluidos que se comportan como seudoplásticos a partir de un determinado valor del esfuerzo cortante
Dilatante Fluidos que se comportan como dilatantes a partir de un determinado valor del esfuerzo cortante
Fluidos que siguen la ley de potencias Seudoplástico La viscosidad aparente se reduce con el gradiente del esfuerzo cortante Algunos coloides, arcilla, leche, gelatina, sangre.
Dilatante La viscosidad aparente se incrementa con el gradiente del esfuerzo cortante Soluciones concentradas de azúcar en agua, suspensiones de almidón de maíz o de arroz.
Fluidos viscoelásticos Material de Maxwell Combinación lineal en serie de efectos elásticos y viscosos Metales, materiales compuestos
Fluido Oldroyd-B Combinación lineal de comportamiento como fluido newtoniano y como material de Maxwell Betún, masa panadera, nailon, plastilina
Material de Kelvin Combinación lineal en paralelo de efectos elásticos y viscosos
Plástico Estos materiales siempre vuelven a un estado de reposo predefinido
Fluidos cuya viscosidad depende del tiempo Reopéctico La viscosidad aparente se incrementa con la duración del esfuerzo aplicado Algunos lubricantes
Tixotrópico La viscosidad aparente decrece con la duración de esfuerzo aplicado Algunas variedades de mieles, kétchup, algunas pinturas antigoteo.

Referencias[editar]

  1. «Fluidos no newtonianos» (en español) (PDF). La Plata: Universidad Nacional de La Plata - Facultad de Ingeniería. Consultado el 26 de diciembre de 2013.

Véase también[editar]

Enlaces externos[editar]