clase 4
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REOLOGÍA Código: 770020M
Programa Académico: 3741, Ingeniería de
Materiales
Créditos: Tres
Período: Agosto a Diciembre de 2015
Día y hora: Viernes :14:00 - 17:00
Profesor:
Ing. Edgar Franco Ph.D
UNIVERSIDAD DEL VALLE
CALI, COLOMBIA
FLUIDOS NEWTONIANOS
En los fluidos Newtonianos la Viscosidad
Dinámica es constante.
Cual es mas viscoso?
CARACTERÍSTICAS DE LÍQUIDOS
NEWTONIANOS (T Y P CONSTANTES)
El único esfuerzo generado en un flujo de corte simple es el esfuerzo de corte t
Las diferencias de los dos esfuerzos normales es cero
La viscosidad de corte no varia con la velocidad de corte
La viscosidad es constante y no dependiente del tiempo de cortado.
El esfuerzo en el fluido cae a cero inmediatamente después que para el cortado.
VISCOSIDAD CINEMÁTICA
n = / [cm2/s]
es la densidad del fluido
Unidad de la viscosidad cinemática:
“Stoke” [St] ó “centiStokes” [cSt
PARÁMETROS DE LA VISCOSIDAD
La naturaleza de la substancia
La temperatura
La presión
El gradiente de velocidad o velocidad
de corte
El tiempo
UN COMPORTAMIENTO NO-
NEWTONIANO
El único esfuerzo generado en un flujo de corte
simple NO es el esfuerzo de corte t, y las
diferencias de los dos esfuerzos normales puede
ser diferente de cero
La viscosidad de corte PUEDE VARIAR con la
velocidad de corte
La viscosidad PUEDE VARIAR con respecto al
tiempo de cortado – pueden ser dependientes del
tiempo o independientes del tiempo de corte.
El esfuerzo en el fluido PUEDE SER DIFERENTE
DE CERO inmediatamente después que para el
cortado.
CURVA TÍPICA DE VISCOSIDAD DE UN
LÍQUIDO NO-NEWTONIANO NO - NEWTONIANO
ESFUERZO DE CORTE (Pa)
VIS
CO
SID
AD
n (
Pa)
10^-1
10^0
10^1
10^2
10^3
10^4
10^5
10^-1 10^0 10^1 10^2 10^3
CURVA TÍPICA DE FLUIDEZ DE UN LÍQUIDO
NO-NEWTONIANO
NO - NEWTONIANO
VELOCIDAD DE CORTE. S^-1
ES
FU
ER
ZO
DE
CO
RT
E. (P
a)
10^-1
10^1
10^3
10^-4 10^-2 10^0 10^2 10^4
FLUIDOS NO NEWTONIANOS INDEPENDIENTES
DEL 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:
FLUIDOS NO NEWTONIANOS INDEPENDIENTES
DEL TIEMPO
FLUIDOS PSEUDOPLASTICOS
La viscosidad disminuye al incrementar la
velocidad de corte.
Se pueden transportar más fácilmente o con
mayor flujo al aplicarles una fuerza o presión
dada.
La relación mas simple que describe el
comportamiento de los fluidos
pseudoplasticos es la denominada ley de
potencia o de Oswald, que se escribe como:
FLUIDOS PSEUDOPLASTICOS
n es el índice de comportamiento
K es el índice de consistencia
ECUACIONES PREDICTIVAS (MODELO CROSS)
mo
K
1
1
o y son los valores asintóticos de la
viscosidad a muy bajas y a muy altas
velocidades de corte.
K es un parámetro constante con la
dimensión del tiempo
m es una constante adimensional.
SI << O Y >> , EL MODELO DE
CROSS SE REDUCE A:
REDEFINIENDO: LEY DE POTENCIA
MODELO DE SISKO.
si << o
FLUIDOS DILATANTES
La viscosidad aumenta al incrementar
la velocidad de corte.
Ejemplos de este tipo de fluidos son: la harina de maíz, las
disoluciones de almidón muy concentradas, la arena mojada,
dióxido de titanio, etc.
FLUJO PLÁSTICO IDEAL O BINGHAM
Se denomina plástico ideal o de Bingham a las
sustancias o fluidos que para tensiones
tangenciales inferiores a un valor característico
to se comportan elásticamente, y superado
ese valor muestran un comportamiento similar
al de un fluido newtoniano.
FLUJO PLÁSTICO REAL
Son sustancias que no fluyen hasta la tensión de fluencia to , y
luego presentan una zona de viscosidad variable que
disminuye con el incremento de la velocidad de deformación,
hasta alcanzar un valor asintótico constante .
LODOS RESIDUALES
OTROS MODELOS
FLUIDOS NO NEWTONIANOS 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 t. Se los clasifica en dos grupos principales.
Fluidos Tixotrópicos
Fluidos Reopécticos
FLUIDOS TIXOTROPICOS
Muchas dispersiones seudoplásticas presentan un aumento o disminución de las fuerzas que unen las moléculas o partículas en función del tiempo de corte
CURVA DE VISCOSIDAD DE UN FLUIDO
TIXOTROPIC0
CURVA DE VISCOSIDAD-TIEMPO DE
UN LÍQUIDO TIXOTRÓPICO
REOPECTICO
La Reopexía o antitixotropía o tixotropía
negativa es un comportamiento contrario
a la tixotropía. Aquí un líquido tiene un
gradual incremento de la viscosidad bajo
esfuerzo (espesante) y luego recupera la
viscosidad original después de finalizado el
cizallamiento
EJERCICIO
Si se dispone de dos cremas A y B, con consistencias de 200 y 104.3 Pa.sn e índices de 0.4 y 0.7 respectivamente. ¿Que sensación encontrara entre las dos cremas una persona que se frote su cara a 9000 S-1 ?
¿Cual afirmación es la correcta?
a) La crema A es 8 veces menos espesa que la B
b) La crema B es 8 veces más tixotrópica que la crema A
c) No existe diferencia en tixotropía entre ellas
d) La viscosidad es similar
e) Ninguna de las anteriores