Newtonianos y no newtonianos

Newtonianos y no newtonianos en línea

El flujo a través de medios porosos es omnipresente en muchos sistemas naturales e industriales. Los ejemplos incluyen el flujo a través de tejidos biológicos, vasos sanguíneos y huesos [1-3] o a través de suelos, sedimentos y rocas, con un interés de larga data en hidrología [4, 5], petróleo [6] e ingeniería química [7-9]. A bajos números de Reynolds (Re≪1), el flujo volumétrico de un fluido newtoniano que fluye a través de un medio poroso se describe mediante la ley de Darcy
donde q es el caudal medio por unidad de superficie, también llamado velocidad de Darcy y μ es la viscosidad dinámica. La variable κ es la permeabilidad y Δp/L es la caída de presión a lo largo de la distancia L. La constante de proporcionalidad K = κ/μ se denomina conductividad hidráulica y puede derivarse de la ecuación de Stokes asumiendo una relación lineal entre las fuerzas viscosas y la velocidad de flujo [10].
Mientras que la ley de Darcy es una buena descripción para el comportamiento de un fluido cuya viscosidad μ es constante, muchos fluidos relevantes, por ejemplo, en la industria alimentaria [11-13] y del petróleo [14, 15], muestran una ley constitutiva mucho más compleja. Para la mayoría de estos fluidos denominados no newtonianos, la viscosidad puede describirse mediante una función no lineal del tensor de velocidad de tensión-deformación E o, más concretamente, su primera invariante principal γ˙=12E:E [16]. Debido a la heterogeneidad de las velocidades de flujo en el espacio intersticial de los poros, las tasas de corte varían considerablemente dentro de los medios porosos. En el caso de los flujos no newtonianos, el acoplamiento de las ecuaciones constitutivas con el campo de flujo conduce a una resistencia viscosa variable en el espacio. En consecuencia, la relación entre la velocidad de Darcy y la caída de presión ya no puede describirse mediante una función lineal como en el caso de los fluidos newtonianos. Para obtener una ecuación de masa para el flujo que sea lineal en la caída de presión, debe utilizarse una viscosidad efectiva μeff -que a su vez depende de las variables del flujo- para tener en cuenta los efectos no lineales, es decir,

Fluido newtoniano

Un fluido no newtoniano es un fluido que no sigue la ley de viscosidad de Newton, es decir, una viscosidad constante e independiente de la tensión. En los fluidos no newtonianos, la viscosidad puede cambiar cuando se somete a una fuerza, pasando a ser más líquida o más sólida. El ketchup, por ejemplo, se vuelve más líquido cuando se agita y, por tanto, es un fluido no newtoniano. Muchas soluciones salinas y polímeros fundidos son fluidos no newtonianos, al igual que muchas sustancias comunes como las natillas,[1] la pasta de dientes, las suspensiones de almidón, el almidón de maíz, la pintura, la sangre, la mantequilla derretida y el champú.
Lo más habitual es que la viscosidad (la deformación gradual por esfuerzos de cizallamiento o tracción) de los fluidos no newtonianos dependa de la velocidad de cizallamiento o de la historia de la velocidad de cizallamiento. Sin embargo, algunos fluidos no newtonianos con viscosidad independiente del cizallamiento siguen presentando diferencias de tensión normal u otros comportamientos no newtonianos. En un fluido newtoniano, la relación entre el esfuerzo de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento es lineal, pasando por el origen, siendo la constante de proporcionalidad el coeficiente de viscosidad. En un fluido no newtoniano, la relación entre el esfuerzo de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento es diferente. El fluido puede incluso presentar una viscosidad dependiente del tiempo. Por lo tanto, no se puede definir un coeficiente de viscosidad constante.

Fluido newtoniano

Un requisito importante para el diseño de mezcladores industriales es conocer a fondo la viscosidad del material mezclado.    Esto es especialmente cierto para los fluidos de alta viscosidad.    La mayoría de los fluidos viscosos también son no newtonianos.    Esto significa que el fluido no tiene un valor fijo de viscosidad.    Existe una “viscosidad aparente” en el impulsor de mezcla que está relacionada con la rapidez con la que se agita el material.
El siguiente vídeo muestra un tanque a escala de laboratorio con un fluido newtoniano (jarabe de maíz).    La viscosidad es de 80cps. El mezclador tiene un impulsor de turbina de flujo axial (pala inclinada de 45 grados).    El vídeo demuestra que, en estas condiciones, el fluido tiene un buen flujo de arriba a abajo y un movimiento de fluido hacia las paredes del tanque.
Un fluido no newtoniano es un fluido cuya velocidad de flujo no es proporcional a la tensión aplicada. La viscosidad de un fluido no newtoniano es variable y puede aumentar o disminuir con la tensión, con el tiempo o con una combinación de ambos. Consulte nuestro recurso de terminología mixológica para conocer las definiciones de los términos relacionados Pseudoplástico, Tixotrópico y Dilatante.

Fluidos newtonianos y no newtonianos ppt

Si estás en este sitio, probablemente tengas una idea general sobre lo que es la viscosidad y lo importante que es en el desarrollo de cualquier aplicación que involucre el flujo de fluidos. Sin embargo, la caracterización de los fluidos es mucho más profunda y compleja de lo que se suele esperar. Cada material único tiene su propio comportamiento cuando se somete a flujo, deformación o tensión.
Los fluidos newtonianos deben su nombre a Sir Issac Newton (1642 – 1726), quien describió el comportamiento del flujo de los fluidos con una simple relación lineal entre la tensión de corte [mPa] y la velocidad de corte [1/s]. Esta relación se conoce ahora como la Ley de Viscosidad de Newton, donde la constante de proporcionalidad η es la viscosidad [mPa-s] del fluido:
Algunos ejemplos de fluidos newtonianos son el agua, los disolventes orgánicos y la miel. Para esos fluidos la viscosidad sólo depende de la temperatura. Como resultado, si observamos un gráfico de la tensión de cizallamiento frente a la velocidad de cizallamiento (véase la figura 1) podemos ver un aumento lineal de la tensión con el aumento de la velocidad de cizallamiento, donde la pendiente viene dada por la viscosidad del fluido. Esto significa que la viscosidad de los fluidos newtonianos permanecerá constante (véase la figura 2) independientemente de la velocidad a la que se les obligue a fluir por una tubería o un canal (es decir, la viscosidad es independiente de la velocidad de cizallamiento).

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