Transcript FLUIDOS NO NEWTONIANOS

*Introducción
*Objetivo
*¿Qué son los materiales?
*Propiedades de los materiales
*¿Qué es un fluido?
*¿Qué son los fluidos no newtonianos?
*Propiedades de los fluidos no newtonianos
*Fundamentos físicos de los fluidos no newtonianos
*Clasificación de los fluidos no newtonianos
* Conclusión
* Bibliografías
El ser humano viene utilizando diversos materiales desde épocas
ancestrales, aprovechando los recursos disponibles de su entorno, como madera,
arcilla, metales, etcétera; para el diseño de un objeto ha de emplearse el material
que mejor se adapta a sus exigencias de uso y que resulte más económico.
Casi todos los fluidos en el mundo real presentan viscosidad. La viscosidad
es la resistencia que presenta un fluido a ser deformado por algún esfuerzo que se
le aplique. El esfuerzo se define, como la fuerza sobre unidad de área que se le
aplica a un objeto.
Existen dos tipos de fluidos: Newtonianos y No Newtonianos.
*Fluidos newtonianos si se cumple que: Al no aplicar esfuerzo dicho fluido
no se deforma. La deformación del fluido es directamente proporcional al esfuerzo
que se aplica. La viscosidad es la razón entre el esfuerzo y la deformación.
*Fluidos no newtonianos, es aquel cuya viscosidad varía con la
temperatura y la tensión cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido nonewtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de
un fluido newtoniano.
Conocer las propiedades que
hacen
de
los
fluidos
no
newtonianos un material polifuncional.
Cualquier sustancia que presenta una propiedad útil. Las
propiedades de un material se pueden definir como aquella serie de
características que determinan el comportamiento de ese material
ante las acciones físicas, químicas, mecánicas, etc. Siendo dichas
propiedades lo que diferencian un material de otro y lo que
determina que un objeto esté fabricado de un material determinado.
Los materiales de los cuales están fabricados los objetos no se
encuentran directamente en la naturaleza, sino que se elaboran a
partir de otras sustancias que son las que se extraen de la naturaleza.
Sensoriales
Son las que
se perciben
por medio de
los sentidos
Físico-Químicos
Están relacionadas con el
comportamiento del
material frente a acciones
externas
Mecánicas
Están relacionadas con la
forma en que reaccionan
los materiales cuando
actúan fuerzas sobre ellos.
Ecológicas
Están relacionadas
con la mayor o menor
nocividad del material
para el medio
ambiente.
Tecnológicas
Están relacionadas
con el
comportamiento de
los materiales
durante la
fabricación.
Elasticidad
Color y
Brillo
Transparencia
Plasticilidad
Toxicidad
Oxidación
Textura
Fusibilidad
Ductibilidad
Conductividad
eléctrica
Conductividad térmica
Densidad
Dilatación térmica
Reciclabilidad
Maleabilida
d
Dureza
Fragilidad
Tenacidad
Fatiga
Ductibilidad
Biodegradabilidad
Maleabilida
d
Ópticas
Se refieren a la
reacción del
material cuando la
luz incide sobre él.
Materiales opacos,
que no permiten
que la luz los
atraviese
Materiales
transparentes, que
dejan pasar la luz
Materiales
translúcidos, que
permiten que
penetre la luz pero
no dejan ver
nítidamente a través
de ellos.
Magnéticas
Capacidad que
tiene un metal
ferroso (hierro y sus
aleaciones) para ser
atraído por un imán.
Térmicas
Describen el comportamiento de un
material frente al calor
Conductividad
térmica.
Son buenos conductores del calor
mientras que el algodón, la lana, la fibra
de vidrio, los poliuretanos, etcétera.
Son aislantes y evitan que el calor los
atraviese con facilidad.
Modificación de características
mecánicas con la temperatura.
Un fluido se define como una sustancia que se deforma
continuamente bajo la acción de un esfuerzo de corte, por tanto, en
ausencia de este, no habrá deformación. Los fluidos pueden clasificarse
de manera general de acuerdo con la relación entre el esfuerzo de corte
aplicado y la relación de deformación.
Un fluido no newtoniano es aquél 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.
Aunque el concepto de viscosidad se usa habitualmente para
caracterizar un material, puede resultar inadecuado para describir el
comportamiento mecánico de algunas sustancias, en concreto, los
fluidos no newtonianos
La cuestión es que bajo determinadas acciones
lógicas en la dinámica de fluidos, se comportaban
como sólidos o como gases, modificando su
densidad, resistencia y desafiando incluso
aparentemente las leyes de la gravedad,
modificando su estructura molecular en función de
las condiciones de acción-reacción, sin que la
temperatura exterior (termodinámica) sea el factor
que modifica las características básicas del fluido.
Ejemplos:
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Pinturas y barnices.
Soluciones de polímeros.
Mermeladas y jaleas.
Mayonesa y manteca.
Dulce de leche y la miel.
Salsas y melazas.
Soluciones de agua con arcillas y carbón.
La sangre humana.
Otro ejemplo son los fluidos utilizados en la técnica de fractura de
los pozos de petróleo que se aplica para aumentar la producción de los
mismos. Consiste en una solución de agua con materiales que
constituyen un fluido de alta densidad en el que permanecen en
suspensión arena, vidrio y hasta esferas metálicas. Este fluido con
elementos en suspensión puede bombearse al pozo en grandes
caudales con pérdidas de carga del orden de la mitad de la
correspondiente al agua.
Inquisol 820: Relleno de baches. Es un aglomerado asfáltico de
aplicación en frío, formado por una mezcla de agregados minerales y
ligante bituminoso. El producto es manejable a temperatura ambiente.
Permite una utilización parcial del producto. Tiene una elevada
cohesión
interna.
Densidad a 20 ºC: 1.6-1.7 g/ml; densidad del producto compactado: 2,1
g/ml.
Pasta dental: El compuesto más abundante es el agua, yeso que se emplea para
enfrentarse al esmalte de los dientes, óxido de titanio, el mismo material que se utiliza en
la pintura blanca de las paredes, blanqueadores ópticos, los que se usan en los
detergentes para lavar la ropa, para asegurar ese más blanco que blanco. Para que no se
seque la pasta se le añade una mezcla de glicol de glicerina, un alga marina y aceite de
parafina.
Agua: 1)Estado físico: sólida, liquida y gaseosa 2)Color: incolora 3)Sabor: insípida 4)Olor:
inodoro 5)Densidad: 1 g./c.c. a 4°C 6)Punto de congelación: 0°C 7)Punto de ebullición:
100°C 8)Presión critica: 217,5 atm 9)Temperatura critica: 374°C
Yeso: 1)Solubilidad 2) Velocidad de fraguado 3) Resistencia mecánica
4) Permeabilidad 5)Adherencia 6)Corrosión 7)Resistencia al fuego
Óxido de titanio: gran importancia como pigmento blanco por sus propiedades de
dispersión, su estabilidad química y su no toxicidad. Semiconductor sensible a la luz que
absorbe radiación electromagnética cerca de la región UV.
Glicol de glicerina: Humecta y da el aspecto resbaladizo.
Maicena : Presenta tixotropía inversa, es decir, que aumenta su viscosidad cuando es
sometida a tensiones en el líquido.
Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras
propiedades reológicas, propiedades que tienen que ver con la relación
entre el esfuerzo y los tensores bajo diferentes condiciones de flujo, tales
como condiciones de esfuerzo cortante oscilatorio.
Sin embargo, pronto, la comunidad científica comenzó a utilizar
otro ejemplo que revelaba la capacidad de cambio de las propiedades no
en función de la termodinámica, sino de la mecánica de fluidos.
Newtonianos
Dependientes del
tiempo
Pseudoplásticos
Plasma
sanguíneo,
suspensiones
acuosas de
arcilla, polietileno
fundido
Fluidos
dilatadores
Almidón en agua,
Dióxido de titanio
Fluidos de
Bingham
Chocolate,
ketchup,
mostaza,
mayonesa,
pintura, pasta de
dientes,
sedimentos de
aguas residuales,
asfalto, grasas
Tixotrópicos
Aceites de
petróleo crudo a
bajas
temperaturas,
soluciones
polímeras, tintas
de impresión
Fluidos
No Newtonianos
No dependientes
En síntesis es la conjugación de la aceleración, el impulso y la
fuerza la que determinan la propiedad inversa de solidificacióngelatinificación en los Fluidos No Newtonianos, lo que permite afirmar
que la dinámica de fluidos y la termodinámica no se cumplen bajo las
condiciones de considerar variable la constante de Taylor.
Un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y
constante, a diferencia de un fluido newtoniano por ello se pueden dar
ocasiones en las que se comporta como un sólido mas que como un
líquido.
Tipo de fluido
Comportamiento
Características
Ej.
Plástico perfecto
La aplicación de una
deformación no conlleva un
esfuerzo de resistencia en
sentido contrario
Metales dúctiles una vez
superado el límite elástico
Plástico de Bingham
Relación lineal, o no lineal
en algunos casos, entre el
esfuerzo cortante y el
gradiente de deformación
una vez se ha superado un
determinado valor del
esfuerzo cortante
Pseudoplástico
Fluidos que se comportan
como seudoplásticos a partir
de un determinado valor del
esfuerzo cortante
Dilatante
Fluidos que se comportan
como dilatantes a partir de
un determinado valor del
esfuerzo cortante
Seudoplástico
La viscosidad aparente se
reduce con el gradiente del
esfuerzo cortante
Plásticos
Fluidos que siguen la
ley de potencias
Dilatante
Barro, algunos coloides
Algunos coloides, arcilla,
leche, gelatina, sangre.
La viscosidad aparente se
Soluciones concentradas de
incrementa con el gradiente azúcar en agua, suspensiones
del esfuerzo cortante
de almidón de maíz o de arroz.
Tipo de fluido
Fluidos viscoelásticos
Fluidos cuya
viscosidad depende
del tiempo
Comportamiento
Características
Fluido Oldroyd-B
Combinación lineal de
comportamiento como
fluido newtoniano y como
material de Maxwell
Material de Kelvin
Ej.
Betún, masa panadera, nailon,
Combinación lineal en
plastilina
paralelo de efectos elásticos
y viscosos
Plástico
Estos materiales siempre
vuelven a un estado de
reposo predefinido
Reopéctico
La viscosidad aparente se
incrementa con la duración
del esfuerzo aplicado
Algunos lubricantes
Tixotrópico
La viscosidad aparente
decrece con la duración de
esfuerzo aplicado
Algunas variedades de mieles,
kétchup, algunas pinturas
antigoteo.
Los fluidos no newtonianos tienen una gran
importancia industrial, esto es por su alto requerimiento
para la fabricación de subproductos, esto es debido a las
propiedades que actúan en ellos.
 http://www.amf.uji.es/Teoria_Tema1_910.pdf
 http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r86786.PDF
 http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/non
ewtonianos/nonewtonianos.html
 http://www.ing.unlp.edu.ar/dquimica/paginas/catedras/iofq809/apuntes/Fluid
os%20no%20newtonianos_R1.pdf
 http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r53563.PDF
 http://www.acmor.org.mx/cuamweb/reportescongreso/2012/SecCiencias/806AngloAmerLomas-FLUIDOSNONEWTONIANOS.pdf
 http://www.iestiemposmodernos.com/depart/dtec/Recursos/materiales.pdf
 http://www.ieslaaldea.com/documentos/tecnologia/tema3.pdf
 http://www.definicionabc.com/general/material.php
 http://www.inquisa.com/detalle-producto.php?idproducto=166
