Operaciones Industriales I

1. FLUIDOS NO NEWTONIANOS
Alumna: Katherine García Céspedes
Docente :Edwin Torres Quinteros
Materia: Operaciones Industriales I
Universidad Mayor de San Simón
Facultad de Ciencias y Tecnología
Ingeniería Industrial

2. INTRODUCCIÓN
 Desde el punto de vista de la reología, los fluidos más sencillos
son los newtonianos, llamados así porque su comportamiento sigue la
ley de Newton: “El esfuerzo de corte es proporcional al gradiente de
velocidad o velocidad de corte”
 (1)

3. La constante de
proporcionalidad se denomina
viscosidad y se mide en Pa.s
(en SI), en la práctica se utiliza
comúnmente el centipoise
(cp).

4.  Por definición, todos aquellos
fluidos que no siguen la ec. (1) son
“no newtonianos”.

5. CLASIFICACIÓN
 Una primera clasificación de los fluidos no newtonianos los divide
en tres categorías:
1.- Comportamiento independiente del tiempo.
2.- Comportamiento dependiente del tiempo.
3.- Viscoelásticos.

6. 1.- COMPORTAMIENTO
INDEPENDIENTE DEL
TIEMPO:

7. El esfuerzo de corte sólo
depende de la velocidad
de corte γ.

8. Se conocen varios modelos
reológicos para representar estos
fluidos, entre ellos:

9. MODELOS DE OSTWALD DE WAELE O LEY DE LA
POTENCIA:
donde K y n son parámetros empíricos, K es el índice de
consistencia y n es el índice de comportamiento de flujo. El
término entre corchetes se denomina “viscosidad
aparente” y es evidente que no es constante, dependiendo
directamente de la velocidad de corte . γ

10. Debido a que n determina
precisamente el modo en que
se desarrolla el flujo, si n<1 el
fluido se denomina
pseudoplástico (shear-
thinning), estos fluidos fluyen
más fácilmente aumentando
la velocidad de deformación.

11. Por el contrario, cuando
n>1 la resistencia a fluir
aumenta con un aumento de
la velocidad de corte, y el
fluido se denomina dilatante
(shear-thickenning)

12. La mayoría de los fluidos no
newtonianos son
pseudoplásticos: alimentos
(jugos y puré de frutas,
salsas), polímeros fundidos
(poliestireno, acrilonitrilo,
polipropileno, etc.),
cosméticos, latex, tinta de
imprenta.
En Steffe (1996) encontrarán una amplia base de datos
reológicos de distintas sustancias.

13. Los fluidos dilatantes son
más raros, entre otros el
cemento y las suspensiones
concentradas (ej: almidón
de maíz) siguen este
comportamiento

14. A bajas velocidades, el líquido
presente llena los espacios libres, a
medida que la velocidad de corte
aumenta, el material se expande o
dilata y comienzan a aparecer
esfuerzos de interacción sólido-
sólido que se traducen en un
aumento de la viscosidad
aparente.

15. Generalmente, los fluidos
pseudoplásticos se comportan como
newtonianos, a bajas y altos valores de
γ

16. FLUIDOS VISCOPLÁSTICOS:
estas sustancias presentan un comportamiento sólido mientras el
esfuerzo de corte no supere un valor de fluencia τ0, una vez
superado este valor
pueden adoptar un comportamiento newtoniando (Plástico de
Bingham) o que sigue la ley de la potencia (Herschel- Bulkley).

17. Estas características pueden ser
deseables en ciertos fluidos, un caso
típico es la pasta dental que se
pretende que permanezca en reposo
cuando está aplicada sobre el cepillo
pero que fluya con el cepillado, otro
ejemplo son las cremas que fluyen de
los pomos a partir de un cierto
esfuerzo aplicado.

18. PLÁSTICO DE BINGHAM
(pasta dental, puré
de tomate,
extracto de carne)

19. HERSCHEL- BULKLEY
(dulce de leche, chocolate fundido,
solución de carbopol)

20. CASSON:
Aplicable a materiales biológicos
(sangre)

21. 2.- COMPORTAMIENTO
DEPENDIENTE DEL
TIEMPO.

22. En algunas situaciones prácticas, la viscosidad
aparente depende también del tiempo durante el
cual el fluido es sometido a esfuerzo, dicha
respuesta se divide en:

23. TIXOTROPÍA:
la viscosidad aparente disminuye con
el tiempo. Algunas sustancias que
exhiben este comportamiento son las
suspensiones concentradas, las
soluciones de proteínas y ciertos
alimentos.
Esta dependencia de la viscosidad
con el tiempo se suma a las otras
características del material, que bien
puede ser viscoplástico presentando
un valor de fluencia.

24. REOPEXIA
es el fenómeno inverso a la
tixotropía, que se manifiesta
en un aumento de la
viscosidad aparente con el
aumento de la velocidad de
corte. Ejemplos: poliéster.

25. 3.- VISCOELÁSTICOS.

26. Estas sustancias fluyen cuando se aplica en ellas un esfuerzo de corte,
pero tienen la particularidad de recuperar parcialmente su estado inicial,
presentando entonces características de los cuerpos elásticos.

27. Un ejemplo típico es la agitación de un líquido
en una taza con una cuchara, si el fluido es
viscoso, cuando se retira la cuchara cesa el
movimiento. Si el material es viscoelástico, al
sacar la cuchara se puede observar que el
movimiento se hace más lento e incluso puede
llegar a cambiar levemente el sentido de giro
antes de detenerse por completo. En esta
categoría podemos mencionar a polímeros
fundidos, soluciones de polímeros.

28. MUCHAS GRACIAS POR
SU ATENCIÓN