FENOMENOS DE TRANSPORTE I

Sección: 002 Horario: 10:00-11:00

Nombre: Alducin Baylón Fátima Esmeralda No. Lista: 1

TAREA 1

El estudio de las características de deformación y de flujo se conoce como reologia, que es el campo del cual aprendemos acerca de la viscosidad de los fluidos.

A) FLUIDOS NEWTONIANOS

La ecuación básica resultante para el transporte de impulso unidireccional inestable, llamada ley de newton de la viscosidad en una dimensión. es el esfuerzo cortante que se ejerce en la dirección x sobre la superficie de un fluido situada a una distancia z, por el fluido existente en la región donde z es menor. Los fluidos que obedecen la ecuación se denominan newtonianos.

La viscosidad μ es función exclusivamente de la condición del fluido, en particular de su temperatura. Los fluidos más comunes, como agua, aceite, gasolina, alcohol, queroseno, benceno y glicerina, están clasificados como fluidos newtonianos.

La diferencia entre los dos tipos se muestra en la figura, la viscosidad del fluido no newtoniano depende del gradiente de velocidad, además de la condición del fluido.

Observe que en la figura (a), la pendiente de la curva de la tensión de corte contra el gradiente de velocidad es una medida de la viscosidad aparente del fluido. Cuanto mayor sea la pendiente, más grande será la viscosidad aparente. Debido a que los fluidos newtonianos tienen una relación lineal entre la tensión de corte y el gradiente de velocidad, la pendiente es constante y, por consiguiente, también la viscosidad es constante. La pendiente de las curvas de los fluidos newtonianos es variable. En la figura (b) se muestra cómo cambia la viscosidad con el gradiente de velocidad.

B) FLUIDOS NO NEWTONIANOS

Se tienen dos principales clasificaciones de los fluidos no newtonianos: independientes del tiempo y dependientes del tiempo. Los fluidos independientes del tiempo tienen una viscosidad, a cualquier tensión de corte, que no varía con el tiempo. La viscosidad de los fluidos dependientes del tiempo, cambiara con él. Se puede definir tres tipos de fluidos independientes del tiempo:

Seudoplásticos. La grafica de la tensión de corte contra el gradiente de velocidad se encuentra por encima de la línea recta, de pendiente constante, correspondiente a los fluidos newtonianos. La curva inicia abruptamente, lo que indica una alta viscosidad aparente. Luego la pendiente disminuye al aumentar el gradiente de velocidad. Algunos ejemplos de este tipo de fluidos son el plasma sanguíneo, el polietileno fundido y las suspensiones acuosas de arcilla.

Fluidos dilatadores. La grafica de la tensión de corte contra el gradiente de velocidad se encuentra por debajo de la línea recta correspondientes a os fluidos newtonianos. La curva empieza con una pendiente baja, lo que indica una baja viscosidad aparente. Luego la pendiente aumenta al aumentar el gradiente de velocidad. Algunos ejemplos de fluidos dilatadores son la fécula de maíz en etilenglicol, el almidón en agua y el dióxido de titanio.

Fluidos de Bingham. En ocasiones conocidos como fluidos de tapón de flujo, estos requieren el desarrollo de un nivel significativo de tensión de corte antes de que empiece el flujo, como se ilustra. Cuando empieza el flujo, se tiene una pendiente de la curva esencialmente lineal, lo cual indica una viscosidad aparente constante. Algunos ejemplos de fluidos de Bingham son el chocolate, la cátsup, la mostaza, la mayonesa, la pasta dental, la pintura, el asfalto, algunas grasas y las suspensiones acuosas de ceniza de carbón o de sedimentos de aguas residuales.

Los fluidos dependientes del tiempo son muy difíciles de analizar, debido a que su viscosidad aparente varia con el tiempo así como con el gradiente de velocidad y la temperatura. Ejemplos de fluidos dependientes del tiempo son algunos aceites de petróleo crudo a bajas temperaturas, la tinta de impresión, el nailon, algunas

jaleas, la masa de harina y varias soluciones polimeras. A estos se les conoce como fluidos tixotrópicos.