HUANCAYOPERÚ2012

“UNIVERSIDAD NACIONAL DE CENTRO DEL PERU”

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

|

TIPOS DE FLUIDOS

CATEDRA : MACANICA DE FLUIDOS I

CATEDRATICO : Ph.D MALLMA CAPCHA, Tito

ALUMNO : VALERIO LAUREANO, David

SEMESTRE : V

TIPOS DE FLUIDOS

Los fluidos en forma general se clasifican en los siguientes:

NEWTONIANOS: Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Vista del aspecto reologico es newtoniano cuando existe proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación.

NO NEWTONIANOS: Un fluido no newtoniano es aquel 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. Vista del aspecto reologico es no newtoniano cuando no hay proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación o requiere un esfuerzo inicial para que comience a fluir, llamamos a este esfuerzo umbral (τo).

VISCOELASTICOS: Se comportan como líquidos y sólidos presentando propiedades de ambos

Conociendo básicamente los tipos ahora se detallara cada uno de estos

1. NEWTONIANOS:

CARACTERISTICAS

Un fluido newtoniano se caracteriza por cumplir la Ley de Newton, es decir, que existe una relación lineal entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación Eq. (1) debido a que el término la viscosidad dinámica es constante para este tipo de fluidos y no depende del esfuerzo cortante aplicado. Hay que tener en cuenta también que la viscosidad de un fluido newtoniano no depende del tiempo de aplicación del esfuerzo, aunque sí puede depender tanto de la temperatura como de la presión a la que se encuentre.

Ec.3

Para una mejor comprensión de este tipo de fluido se representan dos tipos de gráficas, la “Curva de Fluidez” y la “Curva de Viscosidad”. En la curva de fluidez se muestra el esfuerzo cortante frente a la velocidad de deformación, mientras que en la curva de viscosidad se representa la viscosidad en función de la velocidad de deformación. Para un fluido newtoniano estas curvas tienen la forma típica indicada en la Figura 1.

Fig. 1 curvas de fluidez y de viscosidad para un fluido newtoniano

Como se puede observar en la curva de fluidez, el valor de la viscosidad μ es la tangente al ángulo que forman el esfuerzo de corte y la velocidad de deformación, que es constante para cualquier valor aplicado. Además se observa en la curva de viscosidad quela viscosidad es constante para cualquier velocidad de deformación aplicada.

EJEMPLOS:

2. NO NEWTONIANOS

CARACTERISTICAS

Los fluidos no newtonianos son aquellos en los que la relación entre esfuerzo cortante y la velocidad de deformación no es lineal. Estos fluidos a su vez se diferencian en

Dependientes e independientes del tipo.

2.2 INDEPENDIENTES DE TIEMPO

Los fluidos no-newtonianos independientes del tiempo, se caracterizan porque las tensiones tangenciales dependen únicamente de la velocidad de deformación, y se representan funcionalmente en tres formas equivalentes:

Ec.2La gran mayoría de los fluidos no-newtonianos que tienen aplicaciones en problemas de ingeniería caen dentro de esta categoría, y en ciertos casos algunos fluidos dependientes del tiempo pueden ser aproximados o modelizados como fluidos independientes del tiempo.

AGUA GASOLINA ACEITE

VINO

Para visualizar y analizar los fluidos no-newtonianos resulta mas cómodo representar el comportamiento de la Ec. (2) en un sistema de ejes coordenados cartesianos según se indica en la Fig. Nº2. Se pueden identificar 4 tipos de fluidos no-newtonianos independientes del tiempo.

Fig. 2 Clasificación de los fluidos según

El comportamiento de los fluidos indicados en la Fig. 2 suele expresarse en forma generalizada mediante la siguiente ecuación:

2.3 DEPENDIENTES DEL TIEMPO

Existen otro tipo de fluidos que son mas complejos que los vistos y cuya viscosidad aparente depende no solo de la velocidad de deformación , sino también del

tiempo durante el cual actúa la tensión tangencial . Se los clasifica en dos grupos principales:

Fluidos tixotrópicos.La viscosidad aparente de los fluidos tixotrópicos es una función Tanto de la tensión tangencial como de la velocidad de deformación:

Al actuar una tensión tangencial a este fluido desde el estado de reposo, sufre unproceso, de fraccionamiento a escala molecular seguido de una reconstitución estructural a medida que transcurre el tiempo. Eventualmente y en ciertas circunstancias ,se logra un estado de equilibrio donde el fraccionamiento molecular iguala a la reconstitución. Si la tensión tangencial cesa, el fluido se recupera lentamente y vuelve a adquirir su consistencia original en un proceso que se caracteriza por su reversibilidad. En la Fig. Nº3 se muestra el la tensión tangencial en función de la velocidad de deformación de un fluido tixotrópico cuando se lo somete a una tensión y luego de sucesivos tiempos de reposo. Inicialmente la curva que se muestra es la de un fluido newtoniano, pero esta no es la regla, y puede inicialmente ser no newtoniano. Otra característica de los tixotrópicos es que cuando se la aplica una tensión tangencial creciente, dan un curva cerrada similar a un lazo de histéresis como se muestra en la Fig.Nº4 para un fluido pseudoplástico tixotrópico.

Fluidos reopécticos

Fig. 3 Comportamiento de un fluido tixotrópico Fig. 4 Histéresis de un fluido pseudoplástico

Los fluidos reopécticos se comportan en forma parecida a los tixotrópicos, pero en ellos la variable h tiene un incremento con la velocidad de deformación similarmente a la de un fluido dilatante en su fase inicial de deformación hasta alcanzar un valor límite donde comienza a disminuir con . En la Fig.6 se puede ver la curva f ( ) típica de un fluido reopéctico. Un ejemplo de fluido reopéctico es el espesamiento de la clara de huevo por efecto de la agitación, aunque quizá la clara de huevo no es un verdadero fluido reopéctico. Otras sustancias tienen propiedades reopécticas inicialmente,pero la pierden para altas tensiones tangenciales, volviéndose tixotrópicos.

Fig. 6 Comportamiento de un fluido reopéctico

EJEMPLOS

3.

FLUIDOS VISCOELASTICOS

Los fluidos viscoelásticos se caracterizan por presentar a la vez tanto propiedades viscosas como elásticas. Esta mezcla de propiedades puede ser debida a la existencia en el líquido de moléculas muy largas y flexibles o también a la presencia de partículas líquidas o sólidos dispersos.La ecuación que describe el comportamiento viscoelástico está basada en el modelo de Maxwell:

Los líquidos que cumplen esa ley se llaman líquidos de Maxwell. La constante se conoce como tiempo de relajación y es físicamente la constante de tiempo del decremento exponencial de la tensión para una deformación constante.Este modelo se puede presentar como el siguiente modelo mecánico:

YESO CHOCOLATE KETCHUP

Modelo mecánico

EJEMPLOS:

PROBLEMAS RESUELTOS

NATA GELATINA

HELADOS SANGRE