Viscosidad de un líquido o fluido

Fórmula de Poiseuille. Clasificación de fluidos: newtonianos

  • Enviado por: Andrés Restrepo
  • Idioma: castellano
  • País: Colombia Colombia
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FLUIDO:

Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente bajo la acción de una fuerza cortante o esfuerzo.

Toda la materia en la naturaleza existe en dos estados: solido o fluido. Los fluidos comprenden tanto a los líquidos los cuales cambian fácilmente de forma, pero no de volumen, como a los gases los cuales cambian fácilmente de forma y volumen.

Las propiedades de los fluidos caracterizan el estado o condición de un fluido, y representan de forma macroscópica la estructura microscópica (molecular) y el movimiento. Alguna de estas propiedades son:

  • Densidad

  • Volumen especifico

  • Peso específico

  • Densidad relativa

  • Presión

  • Temperatura

  • Viscosidad

Los fluidos pueden clasificarse como newtonianos y no newtonianos. En los primeros existe una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación resultante. De esto podemos deducir que si consideramos un fluído determinado para el cual tomamos datos del tiempo de deformación bajo diferentes esfuerzos aplicados, deducimos las velocidades de deformación resultante y hacemos la gráfica que determinan dichos puntos, obtendremos una línea recta.

Grafica

En los fluidos no newtonianos esa relación no es lineal. Algunos otros fluidos se comportan de una manera conocida como plástica, no empiezan a fluir hasta que se haya aplicado un cierto esfuerzo (esfuerzo de cedencia). También existen las sustancias tixotrópicas cuya viscosidad depende de la deformación angular inmediatamente anterior de la sustancia y tiende a solidificarse cuando se encuentra en reposo.

Muchos fluidos tales como el aire y otros gases, el agua y la mayoría de las soluciones simples son newtonianos, así como la mayoría de los productos derivados del petróleo. Las soluciones que contienen cadenas largas de polímero así como lodos y suspensiones, generalmente son no newtonianos.

VISCOSIDAD:

Es la propiedad de un fluido mediante la cual ofrece resistencia al corte. La melaza es un ejemplo de un liquido altamente viscoso, mientras que el agua y el aire tienen viscosidades muy pequeñas.

La viscosidad depende de las fuerzas de cohesión y la rapidez de la transferencia de cantidad de movimiento entre moléculas. En un liquido las fuerzas de cohesión son mas grandes que en un gas debido a que las moléculas se encuentran más próximas entre sí.

Al incrementarse la temperatura a un líquido, la cohesión disminuye y por lo tanto, también lo hace la viscosidad. En los gases es diferente, pues, en estos las moléculas están más separadas entre sí, por lo cual la viscosidad depende en mayor grado de la rapidez de transferencia de cantidad de movimiento, la cual, al aumentar temperatura también aumenta, es decir aumenta la viscosidad.

Los líquidos newtonianos fluyen como si ellos estuvieran separados en capas, deslizándose una sobre la otra

La ley de Newton para la viscosidad de un fluído newtoniano se expresa como:

 =  .

du/dy

grafica

donde, du/dy se puede interpretar como la rapidez con que una capa de fluido se mueve respecto a otra capa adyacente,  es la viscosidad del fluido y  es el esfuerzo cortante.

Dichas capas tienen un espesor dy; la inferior se mueve a una veloscidad v y la superior a una velocidad v+dv . La fuerza cortante entre las dos capas, puede expresarse como esfuerzo cortante o de rozamiento por unidad de área en contacto.

 = FR .

A*(dv/dy)

Donde:

FR: fuerza de rozamiento

A: área en contacto

La unidad inglesa de viscosidad es lb.s/pie2 ó slug/pie.s y la unidad en el sistema cgs, es llamada poise (P), es igual a dina.s/cm2 ó g/cm.s.

En el sistema internacional, la unidad de viscosidad es kg/m.s ó N.s/m2, esta unidad es 10 veces más grande que un poise2.

La viscosidad , se conoce normalmente con el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica con el fin de diferenciarla de la viscosidad cinemática , que es el cociente de la viscosidad dinámica entre la densidad del fluido.

La viscosidad proporciona una manera de cuantificar los adjetivos espeso y fluido como se aplica a los líquidos. Los líquidos espesos tienen una alta viscosidad y no fluyen con facilidad; lo contrario pasa con los líquidos fluidos. La densidad de un fluido tiene que ver muy poco con lo espeso. El aceite de un motor generalmente se considera como un líquido espeso, en particular cuando esta frío, pero es menos denso que el agua.

FORMULA DE POISEUILLE

la velocidad del flujo de un fluído en un tubo depende de las dimensiones del tubo, de la viscosidad del fluído y de la diferencia de presión entre los extremos del tubo. Para hallar la relación entre estas cantidades, calculamos primero el flujo que pasa por cualquier punto de un tubo circular por unidad de tiempo.