transferencia de cantidad de movimiento
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UNIDAD 3
Transferencia de cantidad de movimiento
Viscosidad:es la propiedad que tienen los fluidos a
oponerse a ser movidos, es decir, una
resistencia que presentan los fluidos a
fluir.
Fluido: se denomina a la sustancia
que se deforma continuamente al aplicarle
un esfuerzo cortante y cuando cese este esfuerzo
la deformación seguirá aumentando
progresivamente.
Esfuerzo Cortante: es la fuera tangencial dividida entre el área.
0
No se deforman aplicando un máximo esfuerzo
Se deforman aplicando un mínimo esfuerzo
Pueden mencionarse, entre otros. los siguientes fluidos no newtonianos:
• 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.
Fluido no Newtoniano:
Los fluidos en los cuales el esfuerzo de
corte no es directamente
proporcional a la relación de
deformación
Características y clasificación de los fluidos no-newtonianos.
A estos fluidos se les clasifica en 3 grupos:
• Fluidos no-newtonianos independientes del tiempo.
- Para los cuales se verifica:
• Fluidos no-newtonianos dependientes del tiempo.
- En los que la relación anterior es mas compleja, y que puede expresarse como:
• Fluidos no-newtonianos independientes del tiempo.
- Se caracterizan porque las tensiones tangenciales dependen únicamente de la velocidad de deformación
)( f
),( tf
Fluidos dependientes del tiempo
TIXOTRÓPICOS Tienen un comportamiento contrario, es decir, que si se
agitan a velocidad constante, disminuye su esfuerzo
cortante (viscosidad relativa) con el tiempo. Alimentos así son la leche condensada, la
mayonesa y la clara de huevo.
REOPÉCTICOS Exhiben un aumento
reversible en el esfuerzo cortante con el tiempo,
cuando la velocidad cortante es constante; son muy raros, como ejemplos están las lassuspensiones de yeso. No se han reportado alimentos con
este comportamiento.
Fluidos visco elásticos
Son los formados por la suma de un componente elástico que absorbe la energía aplicada, transformándola durante la deformación en energía potencial, de forma que cuando esta cesa, la deformación vuelve a su estado inicial, y un componente
viscoso, que absorbe la energía aplicada transformándola en calor y fluyendo. Las emulsiones o slurries con alto contenido de fase interna presentan una cierta rigidez y pueden por lo tanto exhibir un comportamiento, en algo, semejante a la
elasticidad de los sólidos. Los fluidos viscoelásticos presentan a la vez un comportamiento viscoso (newtoniano o no) y un comportamiento elástico
(hookeano o no). En régimen transitorio, como por ejemplo en las operaciones de bombeo, tales fenómenos pueden volverse determinantes.
Para deformaciones muy bajas, casi cercanas al equilibrio existe una relación lineal entre esfuerzo y deformación, encontrándose en la zona denominada como de "visco elasticidad
lineal". Para deformaciones mayores, dicha relación deja de ser lineal y se alcanza la denominada zona de "visco elasticidad no lineal".
Numero de Deborah
•De<1 Comportamiento viscoso.
•De>1 Comportamiento elástico.
•De≈1 Comportamiento visco elástico.
Un parámetro utilizado para caracterizar o clasificar las sustancias de acuerdo a su comportamiento
elástico/viscoso/visco elástico es el número de Deborah (nombre que procede del antiguo testamento, según la cual
“las montañas fluirían delante del Señor”), parámetro introducido por el Dr. Reiner, uno de los fundadores
de la reología
PSEUDOPLASTICOS
DILATANTES
Son suspensiones en las que se produce unaumento de la viscosidad (μ) con la velocidadde deformación, es decir, un aumento delesfuerzo cortante (τ) con dicha velocidad.
D D
Curvas de fluidez y de viscosidad
Este tipo de fluidos se caracterizan por una disminución de su viscosidad, y de su esfuerzo cortante, con la velocidad de deformación. Su comportamiento se puede observar en las siguientes curvas.
Ley De Newton De La Viscosidad
• La ley establece que para ciertos fluidos el esfuerzo cortantesobre una interfaz tangente a la dirección de flujo, esproporcional a la tasa de cambio de la velocidad con respectoa la distancia, donde la diferenciación se toma en unadirección normal a la interfaz.
dy
dv
Los fluidosNewtonianos cumplen
esta ley
Los fluidos no Newtonianos no cumplen esta ley
CAPA DE FLUIDO
VO (velocidad proporcional a la fuerza) Fx
Superficie sólidaCuando v=0 ; T= máximo
dy
dvx
Unidades de viscosidad
Como
Despejando µ
Sustituyendo unidades (no se toman en cuenta signos)
Sistema CGS
(Poise)
dy
dvx
A
Fx
dy
dvx
A
F
dvx
dy
A
F
s
m
m
m
s
kgm
2
2
23
2
sm
skgm
ms
kg
LT
M
cms
g
Viscosidad cinemática
• Es el cociente entre la viscosidad dinámica de un fluido y su densidad. Debido a que la viscosidad dinámica y la densidad son propiedades del fluido, la viscosidad
cinemática también lo es.
Unidades viscosidad cinemática
Sustituyendo unidades
Sistema CGS (Stoke)
s
cm2
T
L
s
m2
3m
kgms
kg
Fluido
LiquidoGas
Al aumentar la temperatura, se alteran las moléculas y es mas difícil que se muevan,
por lo tanto su viscosidad aumenta.
Al aumentar la temperatura su
viscosidad disminuye
Flujo en tubería
Z velocidadmáxima
FdFd
Brazo de palanca
Velocidad media
vdAA
1vdAA
Flujo laminar y turbulento
2000Re
vd
Velocidad constante
5000Re
vd
En un flujo laminar el fluido se mueve en laminas paralelas sin entremezclarse y
cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de
corriente.
El movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se
mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se
encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos.
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