¿Qué es un fluido no newtoniano?

Qué es un fluido no newtoniano

Un fluido no newtoniano es un fluido cuyas propiedades de flujo (viscosidad) difieren de las de los fluidos newtonianos, descritos por Isaac Newton.

Los fluidos no newtonianos tienen viscosidades que cambian de acuerdo con la cantidad de fuerza que se aplica sobre el fluido. La viscosidad cambia a medida que cambia la fuerza aplicada.

En cambio los fluidos newtonianos tienen una viscosidad constante (flujo). La viscosidad, mide la capacidad de los fluidos para resistir la deformación gradual por esfuerzos de corte o tensión, en otras palabras, es una propiedad que mide la facilidad con la que se mueve un fluido: si un fluido tiene una alta viscosidad, entonces el fluido se moverá más lentamente; Si un fluido tiene baja viscosidad, se moverá más rápido. Por ejemplo: los fluidos como el agua tienen una viscosidad más baja a diferencia de los fluidos como la miel o el jarabe.

Miel

Miel

¿Por qué se da el fluido no newtoniano?

A diferencia de los fluidos reopecticos y tixotrópicos no newtonianos, los descritos como dilatantes cambiarán su viscosidad dependiendo de la cantidad de fuerza aplicada, no de cuánto tiempo. Cuanto más fuerte golpee un líquido dilatante, más viscoso se vuelve. 

Un ejemplo de ello es Oobleck, un fluido similar a la crema pastelera cruda de almidón de maíz mezclado con agua. Si vieras a alguien caminando por Oobleck. Caminar rápidamente y pisotear con fuerza el líquido hace que se vuelva más viscoso y soporte tu peso. Si caminas lentamente y pisas más a la ligera, te hundirías y te convertirías en un desastre.

¿Qué características tiene el fluido no newtoniano?

Las características inestables de transferencia de calor y generación de entropía de un fluido no newtoniano, exprimido y extruido entre dos placas paralelas. En un esfuerzo por capturar la termohidrodinámica subyacente, el modelo de ley de potencia se usa aquí para describir el comportamiento constitutivo del fluido no newtoniano. 

Los resultados obtenidos del presente análisis revelan la intrincada interacción entre la reología del fluido y la dinámica de compresión, hacia la alteración del número de Nusselt y las características del número de Bejan. 

Los resultados de este estudio se pueden utilizar para diseñar parámetros de proceso óptimos para mejorar el rendimiento termodinámico de los sistemas de ingeniería que manejan fluidos complejos sometidos a extrusión y compresión simultáneas.

¿Cuáles son los fluidos no newtonianos? Ejemplos

Usamos el término viscosidad para describir la resistencia de un líquido a fluir. El agua, que tiene una baja viscosidad, fluye fácilmente. La miel, a temperatura ambiente, tiene una viscosidad más alta y fluye más lentamente que el agua. Pero si calientas la miel, su viscosidad disminuye y fluye más fácilmente. La mayoría de los fluidos se comportan como el agua y la miel, ya que su viscosidad depende solo de la temperatura. Llamamos a estos fluidos newtonianos, ya que su comportamiento fue descrito por primera vez por Isaac Newton (cuando no estaba descubriendo las leyes de la gravedad o desarrollando el cálculo). 

La mezcla de maicena que preparó se llama no newtoniana, ya que su viscosidad también depende de la fuerza aplicada al líquido o de la rapidez con que un objeto se mueve a través del líquido.

  • Otros ejemplos de fluidos no newtonianos:

Incluyen salsa de tomate, masilla tonta y arenas movedizas. La arena movediza es como la mezcla de almidón de maíz: si luchas para escapar de la arena movediza, le aplicas presión y se vuelve difícil, lo que hace que sea más difícil escapar. La forma recomendada para escapar de arenas movedizas es moverse lentamente hacia tierra firme; También puede acostarse sobre él, distribuyendo así su peso sobre un área más amplia y reduciendo la presión. La salsa de tomate es lo contrario: su viscosidad disminuye bajo presión. Es por eso que agitar una botella de ketchup facilita el vertido.

Por lo general, la viscosidad de los fluidos no newtonianos depende de la velocidad de corte o del historial de velocidad de corte, o su viscosidad es independiente del corte pero aún exhibe diferencias de tensión normales u otro comportamiento no newtoniano.

En ciencia, el estrés significa que se aplica una fuerza a un cuerpo. El resultado de ese estrés se describe como tensión.

En un fluido no newtoniano, la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de corte es diferente e incluso puede ser dependiente del tiempo (viscosidad dependiente del tiempo): no se puede definir un coeficiente de viscosidad constante para los fluidos no newtonianos como posible para los fluidos newtonianos.

El caso de los fluidos no newtonianos, es el concepto de viscosidad generalmente utilizado en la mecánica de fluidos para caracterizar las propiedades de corte de un fluido no es del todo adecuado. En cambio, se estudian mejor a través de varias otras propiedades reológicas que se relacionan con los tensores de tensión y tensión en muchas condiciones de flujo diferentes que se miden utilizando diferentes dispositivos o reómetros.

  • Alimentos: salsa de tomate, mayonesa, sopa, mantequilla, mermelada, yogurt
  • Sustancias naturales: magma, lava, extractos y goma.
  • Fluidos biológicos: sangre, saliva, semen, moco, líquido sinovial.
  • Lodos
  • Emulsiones
  • dispersiones
  • Oobleck
  • Flubbe
Yogurt

Yogurt

¿Cómo saber si un fluido es newtoniano o no?

Un fluido no newtoniano tiene, por lo tanto, una naturaleza simultáneamente elástica y viscosa. De hecho, todos los fluidos no son newtonianos en una escala de tiempo apropiada, aunque para muchos fluidos comunes como el aire y el agua la escala de tiempo es extremadamente corta. Cuando la escala de tiempo de un flujo es mucho menor que el tiempo de relajación de un material elástico viscoso, dominan los efectos elásticos. 

Esto generalmente ocurre cuando hay cambios abruptos en la geometría del flujo. Cuando, por otro lado, los efectos elásticos se relajan lo suficiente como para que dominen los efectos viscosos. Esto suele suceder cuando no hay cambios abruptos en la geometría del flujo.