Qué es el flujo laminar? Flujo viscoso: definición
2020-01-20 por Nick Connor
El flujo laminar se caracteriza por caminos suaves o regulares de
partículas del fluido. El flujo laminar también se conoce como
flujo aerodinámico o flujo viscoso.
Flujo laminar
En la dinámica de fluidos, el flujo laminar se caracteriza
por trayectorias suaves o regulares de partículas del fluido, en
contraste con el flujo turbulento, que se caracteriza por el
movimiento irregular de las partículas del fluido. El fluido fluye
en capas paralelas (con una mezcla lateral mínima), sin
interrupción entre las capas. Por lo tanto, el flujo laminar también
se conoce como flujo aerodinámico o flujo viscoso .
El término flujo de línea de corriente es descriptivo del flujo
porque, en el flujo laminar, las capas de agua que fluyen unas sobre
otras a diferentes velocidades sin prácticamente mezclarse entre capas,
las partículas de fluido se mueven en rutas o líneas de corriente definidas
y observables.
Cuando un fluido fluye a través de un canal cerrado como una tubería o
entre dos placas planas, puede ocurrir cualquiera de los dos tipos de flujo
(flujo laminar o flujo turbulento) dependiendo de la velocidad ,
la viscosidad del fluido y el tamaño de la tubería . El flujo laminar tiende
a ocurrir a velocidades más bajas y alta viscosidad . Por otro lado, el flujo
turbulento tiende a ocurrir a velocidades más altas y baja viscosidad.
Dado que el flujo laminar es común solo en los casos en que el canal de
flujo es relativamente pequeño, el fluido se mueve lentamente y su
viscosidad es relativamente alta, el flujo laminar no es común en los
procesos industriales. La mayoría de los flujos industriales, especialmente
los de la ingeniería nuclear, son turbulentos. Sin embargo, el flujo
laminar ocurre en cualquier número de Reynolds cerca de los límites
sólidos en una capa delgada justo al lado de la superficie, esta capa
generalmente se conoce como la subcapa laminar y es muy importante
en la transferencia de calor.
Numero Reynolds
El número de Reynolds es la relación de fuerzas de inercia a fuerzas
viscosas y es un parámetro conveniente para predecir si una condición de
flujo será laminar o turbulento . Se puede interpretar que cuando
las fuerzas viscosas son dominantes (flujo lento, baja Re) son suficientes
para mantener todas las partículas de fluido en línea, entonces el flujo es
laminar. Incluso Re muy bajo indica movimiento de arrastre viscoso,
donde los efectos de inercia son insignificantes. Cuando las fuerzas de
inercia dominan sobre las fuerzas viscosas (cuando el fluido fluye más
rápido y Re es más grande), el flujo es turbulento.
Es un número adimensional compuesto por las características físicas del
flujo. Un número creciente de Reynolds indica una turbulencia creciente
del flujo.
Se define como:
donde:
V es la velocidad del flujo,
D es una dimensión lineal característica (longitud recorrida del
fluido; diámetro hidráulico, etc.)
ρ densidad del fluido (kg / m
3
),
μ viscosidad dinámica (Pa.s),
ν viscosidad cinemática ( m
2
/ s); ν = μ / ρ.
Flujo Laminar vs. Flujo Turbulento
Flujo laminar:
Re <2000
velocidad ‘baja’
Las partículas fluidas se mueven en línea recta.
Las capas de agua fluyen unas sobre otras a diferentes velocidades
sin prácticamente mezclarse entre capas.
El perfil de velocidad de flujo para flujo laminar en tuberías circulares es
de forma parabólica, con un flujo máximo en el centro de la tubería y un
flujo mínimo en las paredes de la tubería.
La velocidad de flujo promedio es aproximadamente la mitad de la
velocidad máxima.
Flujo turbulento:
Re> 4000
‘alta velocidad
El flujo se caracteriza por el movimiento irregular de partículas del fluido.
El movimiento promedio está en la dirección del flujo
El perfil de velocidad de flujo para flujo turbulento es bastante plano a
través de la sección central de una tubería y cae rápidamente
extremadamente cerca de las paredes.
La velocidad de flujo promedio es aproximadamente igual a la velocidad
en el centro de la tubería.
Velocidad promedio Vavg se
define como la velocidad promedio a través de una sección
transversal. Para un flujo de tubería laminar completamente desarrollado,
Vavg es la mitad de la velocidad máxima.
Regímenes de números de Reynolds
Flujo laminar. Para fines prácticos, si el número de Reynolds es menor
que 2000 , el flujo es laminar. El número de transición aceptado de
Reynolds para el flujo en una tubería circular es Re
d, crit
= 2300.
Flujo transitorio. En los números de Reynolds entre aproximadamente
2000 y 4000, el flujo es inestable como resultado del inicio de la
turbulencia. Estos flujos a veces se denominan flujos de transición.
Flujo turbulento. Si el número de Reynolds es mayor que 3500 , el flujo
es turbulento. La mayoría de los sistemas de fluidos en instalaciones
nucleares operan con flujo turbulento.
REOLOGÍA
La reología es la especialidad de
la física centrada en el análisis de
los principios que determinan cómo se mueven
los fluidos. El concepto fue propuesto por el
científico estadounidense Eugene Cook
Bingham (1878–1945) en la primera mitad del siglo XX.
Lo que hace la reología es estudiar el vínculo existente entre
la fuerza que se ejerce sobre un material y la deformación que éste
experimenta al fluir. A través de ecuaciones constitutivas, es posible
establecer un modelo acerca de la manera de comportarse de estas
sustancias.
En este contexto, la deformación es un cambio que se produce en la
forma o el tamaño de un cuerpo a causa de la producción de esfuerzos
internos que surgen como resultado de la aplicación de una o varias
fuerzas, o bien de la dilatación térmica. Para llevar a cabo la medición de
la deformación se utiliza la magnitud denominada deformación
unitaria o axial, que la ingeniería define como la modificación de la
longitud de un cuerpo por cada unidad.
La rama de la física en la cual se estudia el concepto de reología es
la mecánica de medios continuos, también conocida como física de
medios continuos, la cual se apoya en un único modelo para tratar
fluidos, sólidos rígidos y sólidos deformables. Los fluidos pueden
clasificarse como gases o líquidos.
Por otro lado, la noción de esfuerzo interno hace referencia a un
conjunto de fuerzas y momentos que se aplican sobre una sección de un
elemento estructural y que presentan una relación de equivalencia
estática con respecto a la distribución de tensiones internas, o sea que
dan como resultado una fuerza y sus momentos son iguales.
Las propiedades que se encarga de estudiar la reología son analizadas
con un instrumento conocido como reómetro, que posibilita la
realización de deformaciones bajo control, midiendo los esfuerzos. Así se
puede determinar la viscosidad y el coeficiente de esfuerzo
normal de cada sustancia, entre otras propiedades.
El concepto de viscosidad debe entenderse como la resistencia que un
fluido determinado ofrece antes de deformarse cuando se lo somete a un
esfuerzo. Es importante señalar que todos los fluidos descubiertos por el
ser humano son viscosos en algún grado; por ello, cuando se desea
simular la viscosidad nula se debe hacer uso del supuesto de fluido
ideal.
Otro punto a tener en cuenta con respecto a
la viscosidad es que sólo se aprecia cuando el líquido está
en movimiento; de hecho, una definición de la viscosidad la propone
como la relación que existe entre el esfuerzo cortante (explicado en el
siguiente párrafo) y el gradiente de velocidad.
Se conoce con el nombre de esfuerzo normal, por otro lado, a aquél
que tiene lugar como resultado de tensiones normales (en otras
palabras, perpendiculares) a la superficie para la que se pretende
determinar la magnitud de esfuerzo. El esfuerzo que se desprende de las
tensiones cortantes (o sea, tangenciales) al plano en cuestión, se
denomina cortante.
Gracias a la reología, se puede saber con precisión cómo reaccionan los
fluidos y los sólidos ante un esfuerzo. En el caso de los fluidos ideales,
su deformación es irreversible: la energía adopta la forma de calor y se
disipa en el material, sin que se pueda recuperar pese a la finalización del
esfuerzo. En los sólidos ideales, en cambio, la energía que impulsa la
deformación elástica se logra recuperar cuando el esfuerzo se retira.
La reología aporta información, por ejemplo, sobre el proceso que
experimentan los alimentos cuando son masticados y deglutidos.
Esta materia, a través de la masticación y de la acción de la saliva, se
deforma y se transforma en una pasta que fluye hacia el interior del
organismo.
Mecánica de fluidos: Definición y aplicaciones
diciembre 01, 2020
La mecánica es un área de estudio de la física orientada a explicar el
movimiento de los cuerpos. Esta definición se toma en cuenta para definir
a la mecánica de fluidos, que es la rama de la mecánica que estudia el
movimiento de los fluidos. La mecánica de fluidos es de gran importancia
ya que permite describir el movimiento de fluidos a través de tuberías,
vitales para sistemas de bombeo y transporte de fluidos.
¿Qué es un fluido?
Un líquido derramándose es un ejemplo de fluido.
Para poder entender por completo el concepto de mecánica de fluidos, es
importante conocer qué es un fluido:
Un fluido es un cuerpo que tiene la capacidad de fluir, careciendo de toda
rigidez y elasticidad. Debido a estas características, cede inmediatamente
ante cualquier fuerza que altere su forma, adoptando la forma del
recipiente que lo contiene.
Un fluido puede ser líquido (fluido incompresible) o gas (fluido
compresible), ya que estos estados de la materia se amoldan
perfectamente a la definición anterior. Podemos resumir entonces que lo
que define a un fluido es su comportamiento y no su composición.
Asimismo, podemos decir que un fluido es una sustancia que se deforma
de manera continua cuando es sometida a un esfuerzo de corte o fuerza
tangencial. Hay que tener en cuenta que un fluido en reposo no soporta
ningún esfuerzo de corte. Existe otra clasificación más profunda de los
fluidos, que es la siguiente:
Fluido newtoniano: Fluido con viscosidad constante.
Fluido no newtoniano: Fluido con viscosidad variable en función de la
temperatura y la tensión cortante.
¿Qué es la mecánica de fluidos?
Explicación gráfica de la mecánica de fluidos.
La mecánica de fluidos, como su nombre lo indica, es un área de la
mecánica orientada a estudiar a los fluidos. Para lograr su objetivo,
utiliza los principios de la mecánica clásica.
El estudio de la mecánica de fluidos considera dos tipos de fluidos:
Fluido en reposo: Son aquellos que ejercen una fuerza sobre las
paredes de los recipientes que los contienen y sobre cualquier objeto que
se encuentre sumergido en ellos. Esta fuerza es conocida como presión
hidrostática.
Fluido en movimiento: Son fluidos que no se encuentran estáticos, un
ejemplo de ello son las corrientes de aire, el agua en un río o saliendo a
través de una tubería. El estudio de líquidos en movimiento se conoce
como hidrodinámica, mientras que el estudio de los gases en
movimiento se conoce como aerodinámica.
Podemos definir a la mecánica de fluidos como:
La mecánica de fluidos es la rama de la física que se encarga de estudiar
a los fluidos y las fuerzas que los provocan.
La mecánica de fluidos también estudia las interacciones entre el fluido y
el entorno que lo limita. La mecánica de fluidos se encuentra basada en
diversas leyes, entre las cuales podemos destacar a la primera y la
segunda ley de la termodinámica, además de la ley de conservación de la
masa y la cantidad de movimiento.
Hipótesis del medio continuo
Es la base fundamental de toda la mecánica de fluidos y permite
desarrollar todos los conceptos asociados a esta. Sostiene que el fluido es
continuo a lo largo del espacio que ocupa, lo que lleva a ignorar la
estructura molecular del fluido y las discontinuidades asociadas a esta.
Esta hipótesis considera que las propiedades del fluido son continuas
(densidad, temperatura, etc).
Partícula fluida
Es uno de los conceptos de mayor relevancia en la mecánica de fluidos,
encontrándose estrechamente relacionado con la hipótesis del medio
continuo. Podemos definir a una partícula fluida como la masa
elemental de un fluido que se encuentra en un punto del espacio en un
instante de tiempo. Esta masa debe ser lo suficientemente grande para
poder ser integrada por un gran número de moléculas, y lo
suficientemente pequeña para considerar que no hay variaciones en las
propiedades macroscópicas del fluido.
La partícula fluida se encuentra en movimiento con la misma velocidad
macroscópica del fluido, ya que se encuentra conformada por las mismas
moléculas. Cabe destacar, que un punto específico del espacio en
diferentes instantes de tiempo, estará conformado por distintas partículas
fluidas.
Existen, principalmente, tres ecuaciones básicas para el estudio de la
mecánica de fluidos:
gracias al estudio de la mecánica de fluidos se pueden realizar tareas de
ingeniería que tienen que ver con el transporte de fluidos, siendo la
mecánica de fluidos la base para el estudio de los fenómenos de
transporte.
Mecánica de Fluidos. Flujo compresible y flujo incompresible
Aquellos flujos donde las variaciones en densidad son insignificantes se
denominan incompresibles; cuando las variaciones en densidad dentro
de un flujo no se pueden despreciar, se llaman compresibles.
Si se consideran los dos estados de la materia incluidos en la definición
de fluido, líquido y gas, se podría caer en el error de generalizar diciendo
que todos los flujos líquidos son flujos incompresibles y que todos
los flujos de gases son flujos compresibles. La primera parte de esta
generalización es correcta para la mayor parte de los casos prácticos, es
decir, casi todos los flujos líquidos son esencialmente incompresibles. Por
otra parte, los flujos de gases se pueden también considerar como
incompresibles si las velocidades son pequeñas respecto a
la velocidad del sonido en el fluido; la razón de la velocidad del
flujo, V, a la velocidad del sonido, c, en el medio fluido recibe el nombre
de número de Mach, M, es decir,
M=V/c
Los cambios en densidad son solamente del orden del 2%
de valor medio, para valores de M < 0.3. Así, los gases que fluyen con
M <0.3 se pueden considerar como incompresibles; un valor de
M = 0.3 en el aire bajo condiciones normales corresponde a una
velocidad de aproximadamente 100 m/s.
Los flujos compresibles se pueden contar los sistemas de
aire comprimido,las tuberías de alta presión para transportar gases .
Flujo Laminar y Turbulento.
Los flujos viscosos se pueden clasificar en laminares o turbulentos
teniendo en cuenta la estructura interna del flujo. En un régimen laminar,
la estructura del flujo se caracteriza por el movimiento de láminas o
capas. La estructura del flujo en un régimen turbulento por otro lado, se
caracteriza por los movimientos tridimensionales, aleatorios, de las
partículas de fluido, superpuestos al movimiento promedio.
En un flujo laminar no existe un estado macroscópico de las capas de
fluido adyacentes entre sí. Un filamento delgado de tinta que se inyecte
en un flujo laminar aparece como una sola línea; no se presenta
dispersión de la tinta a través del flujo, excepto una difusión muy lenta
debido al movimiento molecular. Por otra parte, un filamento de tinta
inyectado en un flujo turbulento rápidamente se dispersa en todo el
campo de flujo; la línea del colorante se descompone en una
enredada maraña de hilos de tinta. Este comportamiento
del flujo turbulento se debe a las pequeñas fluctuaciones
de velocidad superpuestas al flujo medio de un flujo turbulento;
el mezclado macroscópico de partículas pertenecientes a capas
adyacentes de fluido da como resultado una
rápida dispersión del colorante
El que un flujo sea laminar o turbulento depende de las
propiedades del caso. Así, por ejemplo, la naturaleza del
flujo (laminar o turbulento) a través de un tubo se puede
establecer teniendo en cuenta el valor de un parámetro
adimensional, el número de Reynolds, Re = pVD/u,
donde p es la densidad del fluido, V la velocidad promedio, D el
diámetro del tubo y u la viscosidad.
El flujo dentro de una capa límite puede ser
también laminar o turbulento; las definiciones de flujo
laminar y flujo turbulento dadas anteriormente se aplican
también en este caso. Como veremos más adelante,
las características de un flujo pueden ser significativamente diferentes
dependiendo de que la capa. límite sea laminar o turbulenta.
Regímenes de flujo laminar y turbulento
.
El régimen laminar se caracteriza por un movimiento ordenado de las
partículas de fluido, existiendo unas líneas de corriente y trayectorias
bien definidas. En el régimen turbulento las partículas presentan un
movimiento caótico sin que existan unas líneas de corriente ni
trayectorias definidas.
Ecuación de Bernoulli
Esta famosa ecuación es simplemente la expresión matemática del
principio de Bernoulli, la cual, toma en cuenta los cambios de la energía
potencial.
Esta ecuación nos da a entender que un flujo ideal (sin viscosidad ni
roce) relaciona la presión, la velocidad y la altura de dos puntos
cualquiera de un fluido que se encuentra en régimen laminar con una
densidad constante. La ecuación de Bernoulli suele escribirse de la
siguiente manera:
Donde:
P1: Presión de fluido en el punto 1
P2: Presión del fluido en el punto 2
v1: Velocidad del fluido en el punto 1
v2: Velocidad del fluido en el punto 2
h1: Altura del fluido en el punto 1
h2: Altura del fluido en el punto 2
ρ: Densidad del fluido
g: Aceleración de gravedad
Hay que destacar que los puntos a estudiar pueden ser cualesquiera
dentro de la tubería. Los puntos marcados en la figura son referenciales,
y podemos elegir los que deseemos al ejecutar la ecuación de Bernoulli
para estudiar el comportamiento del fluido.
Hay que destacar, que generalmente se toma al punto más bajo en altura
como referencia, h = 0. Como podemos notar, la ecuación de Bernoulli es
el resultado de aplicar la ley de conservación de la energía a un fluido
en movimiento.
TENSIÓN SUPERFICIAL
En el interior del líquido las partículas son atraídas por fuerzas dirigidas
en todas las direcciones, sin embargo, en la superficie solo se tira de ellas
hacia abajo y hacia los lados. Esa circunstancia hace que la superficie del
líquido se tense como si fuera una lámina elástica.
Entre las consecuencias de este fenómeno se encuentran la capilaridad,
la fomación de gotas o la capacidad de mantener flotando algunos
objetos sólidos más densos que el propio líquido.
Se define la tensión superficial como la energía (o trabajo) necesario para
incrementar el área de un líquido venciendo las fuerzas intermoleculares.
El agua es un líquido con una elevada tensión superficial porque entre sus
moléculas hay fuertes interacciones dipolares y puentes de hidrógeno.
Sin embargo, este fenómeno es general, y afecta a sustancias con
moléculas apolares como, por ejemplo, el hexano o el benceno. En estas
también hay fuerzas intermoleculares que provocan la atracción de las
moléculas y, por tanto, es necesaria una cierta cantidad de energía para
aumentar el área superficial.
Tensión superficial en los líquidos
Qué es Capilaridad:
La capilaridad es un fenómeno a través del cual los líquidos tienen
la capacidad de subir o bajar a través de un tubo capilar.
Por su parte, un tubo capilar es un objeto, con diferentes medidas de
diámetro, a través del cual se conducen líquidos o fluidos y, es en estos
donde ocurre el fenómeno de la capilaridad.
Este fenómeno depende de la tensión superficial del líquido, lo que hace
que se enfrente a su resistencia a fin de incrementar su superficie.
Asimismo, la tensión superficial también depende de la fuerza
intermolecular del líquido y que justamente va a permitir que éste suba o
baje del tubo capilar.
En este sentido, cuando un líquido sube por el tubo capilar es porque la
fuerza intermolecular adhesiva, entre el líquido y el objeto sólido, es
mayor que la fuerza intermolecular o de cohesión de las moléculas del
líquido.
En este caso, el líquido ascenderá hasta alcanzar el equilibrio de la
tensión superficial y se formará una curva cóncava en su superficie, lo
que finalmente determinará que es un líquido que moja.
Por el contrario, si la fuerza intermolecular del líquido es mayor que la
adhesión al tubo capilar, entonces el líquido desciende como, por
ejemplo, el mercurio que se caracteriza por formar una superficie
convexa.
Ahora bien, a estas curvas que se forman en las superficies de los
líquidos en los tubos capilares, bien sea cóncava o convexa, se denomina
menisco.
La Densidad
La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una
sustancia recibe el nombre de densidad.Cuanto mayor sea
la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá.
La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo
y el volumen que ocupa. Así, como en el S.I. la
masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros
cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos
por metro cúbico (kg/m3).
PRESIÓN DE VAPOR, VOLATILIDAD Y PUNTO DE EBULLICIÓN DE
VARIOS LÍQUIDOS.
La volatilidad mide la tendencia de un líquido de pasar a la fase
vapor, es decir, de evaporarse hasta intentar alcanzar el equilibrio entre
el vapor y la superficie libre del líquido.
A una temperatura determinada, un líquido alcanza su presión de
vapor cuando el nº de moléculas de líquido que pasan a la fase gaseosa
(L-->G) , coincide con el nº de moléculas de vapor o gas que pasan a la
fase líquida (G-->L).
Si el nº de moléculas participantes en este equilibrio es grande, la
presión de vapor será alta. Observa que la volatilidad está relacionada
con el valor de la presión de vapor.
¿Qué líquido es más volátil a una temperatura determinada?
Para razonarlo, usaremos esta gráfica de presión de vapor-temperatura
para diferentes líquidos. En ella están señaladas a la temperatura de
40ºC las presiones de vapores (en mmHg). Las presiones de vapor de
estos líquidos, a 40ºC están ordenadas así:
Éter dietílico > cloroformo > tetracloruro de carbono > agua
Por lo que esta será también el orden de sus volatilidades: Aquel que a
una temperatura determinada tiene mayor presión de vapor, será más
volátil.
REÓMETRO
Cuando se requiere estudiar la relación entre el esfuerzo y la deformación
de los materiales fluidos, es necesario utilizar un reómetro. Esta
herramienta es útil para conocer la viscosidad y el coeficiente de
esfuerzo normal de las sustancias, por lo tanto es considerado un
instrumento de gran utilidad en laboratorios de física e industrias en
diversas áreas.
La reología es la ciencia que estudia la relación entre la fuerza de un
material y la deformación que ocurre cuando ésta fluye. Para
establecer la precisión en la medición, además de utilizar un reómetro, se
necesita realizar ecuaciones constitutivas para hacer modelos de
comportamiento de estos materiales.
Si necesitas determinar la velocidad de una sustancia y obtener
resultados precisos, te invito a conocer para qué sirve un reómetro y
cuáles son sus principales usos.
¿Qué es un Reómetro?
El reómetro es un material de laboratorio empleado para medir el
esfuerzo y la viscosidad con la que un líquido fluye, o algún tipo de
mezcla, exponiéndola a una determinada fuerza.
Su estructura mecánica permite determinar el fluido de aquellas
sustancias líquidas que no tienen definido un único valor de viscosidad.
Estas mezclas, por lo general, requieren ser ajustadas y medidas con
parámetros mucho más ajustados que utilizando un viscosímetro.
El viscosímetro por su parte es una herramienta de medición que ofrece
datos de la ductilidad y viscosidad de sustancias que tienen una
densidad definida. Además es útil en controles de procesos y aplicación
de laboratorios.
¿Para qué sirve un Reómetro?
Los reómetros son instrumentos que sirven para medir la viscosidad, así
como determinar la elasticidad de todas aquellas sustancias no
newtonianas en extensas condiciones.
¿Cómo funciona el reómetro capilar?
Para el funcionamiento de esta herramienta mecánica se debe ejercer
presión en la salida de una muestra, la cual se debe determinar por
un barril o dependiendo de una presión alta. Ahora bien, la caída de
presión del barril suministrará la información sobre la velocidad de la
presión de flujo de la sustancia líquida a la cual se le desea calcular la
viscosidad.
Fluido newtoniano
Se dice que un fluido es newtoniano si su viscosidad, que es la
medida o capacidad de un fluido para resistir el flujo, solo varía
como una respuesta a los cambios de temperatura o presión.
Un fluido newtoniano tomará la forma que tenga su contenedor.
En condiciones de temperatura y presión constantes, la viscosidad
de un fluido newtoniano es la constante de proporcionalidad, o la
relación entre el esfuerzo cortante que se forma en el fluido para
resistir el flujo y la velocidad de corte aplicada al fluido para
inducir el mismo; la viscosidad es la misma para todas
las velocidades de cizallamiento aplicadas al fluido. El agua, las
soluciones de azúcar, la glicerina, los aceites de silicona, los
hidrocarburos livianos, el aire y otros gases son todos ejemplos
de fluidos newtonianos. La mayoría de los fluidos de
perforación son fluidos no newtonianos.
Fluido no newtoniano
¿Qué es el fluido newtoniano?
El fluido newtoniano es un fluido que tiene una viscosidad que
puede ser considerada como constante en el tiempo con una
curva que muestra la relación que existe entre el esfuerzo contra
la tasa de deformación sea de forma lineal.
Características del fluido newtoniano
Características del fluido newtoniano
Las principales características del fluido newtoniano son las
siguientes:
Los fluidos newtonianos no tienen ningún tipo de propiedades
elásticas.
Son incomprensibles, son isotrópicos e irreales.
La viscosidad depende de la temperatura.
La viscosidad depende también de las diferentes presiones en las
que se encuentre.
Cuando se encuentran en una temperatura fija, su viscosidad no
cambia y se mantiene de forma constante.
Se dice que estos fluidos tienen un comportamiento normal, en
los cuales existe muy poca viscosidad y esta no varía con fuerzas
que son aplicadas sobre ella.
Conforme la temperatura aumenta en un fluido, así disminuye su
viscosidad.
La viscosidad del líquido es inversamente proporcional al
aumento que se da en la temperatura del mismo.
El fluido newtoniano fue denominado por Isaac Newton, quien lo
describió como un flujo viscoso.
Cumplen con la ley de Newton de la viscosidad.
Clasificación de los fluidos newtonianos
Los fluidos newtonianos pueden ser clasificados dependiendo de
la relación que existe entre el esfuerzo cortante aplicado al flujo y
a la rapidez de la deformación que resulta de este esfuerzo. Los
fluidos en los cuales el esfuerzo es cortante son directamente
proporcionales a la rapidez de deformación, y son llamados
fluidos newtonianos.
Viscosidad del fluido newtoniano
El estudio que se hace con respecto a los diferentes tipos
de viscosidad de los líquidos se basa en estudiar los
diferentes perfiles de velocidad que se generan bajo cierto tipo de
condiciones considerando siempre de primero la idea newtoniana,
en la cual la viscosidad es una constante que va a depender
principalmente de la temperatura y en una menor medida va a
depender de la presión.
Temperatura
En un fluido que ya ha sido considerado como fluido newtoniano,
la viscosidad va a depender únicamente de la temperatura y de
las diferencias que esta presente. Conforma la temperatura
aumenta, así se irá disminuyendo la viscosidad del fluido. Con
esto queremos decir que, la viscosidad de los fluidos es
inversamente proporcional al aumento que se da en la
temperatura.
Ejemplos de fluido newtoniano
Existe un gran número de fluidos que tienen las características
necesarias para ser considerados como un fluido newtoniano,
además de que se comportan como un fluido newtoniano bajo
condiciones normales de presión y de temperatura. Entre ellos
podemos mencionar los siguientes:
Aceite SAE 30, el cual es un aceite de motor y de transición que se
utiliza por lo general en los automóviles.
Todos aquellos alimentos que muestren características de flujo
ideal, algunos de ellos de suma importancia fisiológica, tal es el
caso del agua, la leche de cualquier tipo de animal que la pueda
producir, y las bebidas que se toman como refrescantes.
Todas aquellas disoluciones que se realizan con azúcares, por lo
tanto, todo tipo de bebida carbonatada, las
bebidas alcohólicas que no contengan moléculas de cadena larga,
los jarabes de maíz y algunos tipos de mieles entran en esta
clasificación.