2. LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD Un fluido se diferencia de un sólido por su
comportamiento cuando éste se somete a una fuerza. La fuerza aplicada tangencialmente
se denomina esfuerzo cortante. Cuando a un fluido se le aplica un esfuerzo cortante, el
fluido exhibe una resistencia al movimiento, conforme continua dicho el fluido tiende a
deformarse. Posteriormente fluye y su velocidad aumenta conforme aumenta el esfuerzo
crece. La resistencia al movimiento relativo entre las capas adyacentes en el fluido es una
de sus propiedades, es la viscosidad; se dice que se presenta un rozamiento entre capas
de fluido. Las capas del fluido próximas a la placa sólida tienen velocidades más lentas
que las alejadas debido a los procesos disipativos. Parte de la energía cinética que
poseen las capas se transforma en calor.
El esfuerzo cortante es: F/A= ζ (Newton/m2 )
El término (-dv/dy) se denomina velocidad de corte o de cizallamiento.
El factor de proporcionalidad es la viscosidad: µ
La ley de viscosidad de Newton es: Los fluidos que cumplen la expresión anterior se
denominan Newtonianos. Para los fluidos Newtonianos (agua, el aire, la gasolina y el
petróleo). la viscosidad permanece constante a pesar de los cambios en el esfuerzo
cortante. Esto no implica que la viscosidad no varíe sino que la viscosidad depende de
otros parámetros como la temperatura, la presión y la composición del fluido. Para los
fluidos no newtonianos( crema dental, la grasa y el lavaplatos en gel), la relación entre el
esfuerzo cortante y la velocidad de cizalla no es constante, por lo tanto la viscosidad (μ)
no es constante.
-Plástico ideal o de Bingham Se denomina plástico ideal o de Bingham a las sustancias
o fluidos que para tensiones tangenciales inferiores a un valor característico 0 τ se
comportan elásticamente, y superado ese valor muestran un comportamiento similar al de
un fluido newtoniano. A este tipo de fluido lo caracteriza dos constantes, la tensión
tangencial de fluencia que es el valor de 0 τ para que se inicie el flujo, y el coeficiente de
viscosidad plástica µ p dado por la pendiente dτ dγ .
La relación que siguen los plásticos de Bingham es:
τ = τ0 + µp ∂u/ ∂y o τ =τ0 + µp γ
El modelo de plástico de Bingham es aplicable al comportamiento de muchos fluidos de la
vida real como plásticos, emulsiones , pinturas, lodos de perforación y sólidos en
suspensión en líquidos o agua.
Pseudoplásticos no tienen una tensión de fluencia para que comiencen a deformarse,
pero la viscosidad medida por la pendiente de la curva τ = f (γ) es alta para bajas
velocidades de deformación, y decrece con el incremento de γ hasta alcanzar un valor
asintótico µ ∞ constante. La relación más simple que describe el comportamiento de los
fluidos pseudoplásticos es la denominada ley potencial o de Ostwald que puede escribirse
como:
τ = kγn
siendo n < 1
k y n son constantes para un fluido particular. La constante k es una medida de la
consistencia del fluido y se denomina índice de consistencia, y el exponente n es
3. indicativo de la desviación respecto al fluido con comportamiento newtoniano y se lo suele
llamar índice de comportamiento.
Dilatantes al igual que los pseudoplásticos no tienen una tensión de fluencia inicial, pero
el coeficiente η de la ecuación disminuye al aumentar el gradiente de velocidad hasta que
para grandes valores de éste adquiere un valor µ ∞ constante. Los fluidos dilatantes son
mucho menos comunes que los pseudoplásticos. Ejemplo de fluidos que exhiben este
comportamiento son la manteca, las arenas movedizas y las suspensiones de almidón. Se
pueden modelizar con la ley potencial, con exponente n >1:
τ = kγn
siendo n >1
