trabajo investigacion tranferencia de cantidad de movimiento

1. Instituto Tecnológico De Mexicali
Ing. Química
Mecanismos De Transferencia
Alumno(a): Clarisa Bruce Corella Flores
No. De Control: 13490862
Profesor(a): Rivera Pasos Norman Edilberto

2. Transferencia de cantidad de movimiento
-Ley de la viscosidad de Newton
Para fluidos Newtonianos
Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a un esfuerzo
cortante sin importar que tan pequeño sea ese esfuerzo cortante. Un esfuerzo cortante es la
componente de fuerza tangente a una superficie, y esta fuerza dividida por el área de la
superficie es el esfuerzo cortante promedio sobre dicha superficie. Se define la viscosidad
como la resistencia que presenta un fluido a ser deformado cuando es sometido a un esfuerzo
cortante.
Existen varios experimentos y ensayos diferentes empleados para medir la viscosidad, uno de
los primeros conocidos fue realizado por Newton, es por esto que los fluidos que cumplen la ley
de viscosidad de Newton reciben el nombre de fluidos newtonianos y los que no son
llamados fluidos no newtonianos.
Los fluidos newtonianos (agua, aceite liviano, gasolina, alcohol, gases, etc) son aquellos donde
existe una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la tasa de
deformación resultante. En un fluido no newtoniano (dilatantes, tixotrópicos, pseudoplásticos,
etc) esta relación es no lineal.
Desde el punto de vista de la reología, los fluidos más sencillos son los newtonianos, llamados
así porque su comportamiento sigue la ley de Newton: “El esfuerzo de corte es proporcional al
gradiente de velocidad o velocidad de corte”
Experimento:
El experimento realiza por Newton consiste en colocar una delgada capa del líquido estudiado
entre dos placas paralelas y muy cercanas, estas placas deben presentar un área
suficientemente grande para que las condiciones en sus bordes puedan ser despreciadas. La
placa inferior se fija y la superior se mueve con una velocidad v en sentido paralelo a la placa
inferior midiendo la fuerza F necesaria para realizar dicho movimiento.

3. abdc = Condición inicial del fluido.
ebdo = Condición final del fluido.
Al realizar varios experimentos conservando algunas cantidades constantes se puede observar
que F es directamente proporcional a A (área de la placa superior) y v, e inversamente
proporcional a h (distancia entre las placas).
La constante de proporcionalidad m es denominada coeficiente de viscosidad absoluta o
simplemente viscosidad, este valor es diferente para todos los fluidos.
La relación v/h es la velocidad angular de la línea (ba) o tasa de deformación angular del fluido.
El esfuerzo cortante t aplicado sobre la placa superior es equilibrado por un esfuerzo cortante
sobre la placa inferior de igual magnitud pero sentido contrario. Ambos esfuerzos cortantes son
transmitidos al fluido teniendo esto como consecuencia que cualquier capa dentro del fluido a
una distancia (dh) de la placa inferior va a estar sometida al mismo esfuerzo cortante t y se va a
mover con velocidad dv (la velocidad para cualquier punto en contacto con la placa inferior es
igual a 0 y en contacto con la placa superior es igual a v).
Esta ecuación es denominada ley de viscosidad de Newton.
Unidades de µ :
En el sistema internacional m tiene unidades de N*s/m2
= Pa*s

4. Fluidos No Newtonianos
(1)
Por definición, todos aquellos fluidos que no siguen la ec. (1) son “no newtonianos”.
Una primera clasificación de los fluidos no newtonianos los divide en tres categorías:
1.- Comportamiento independiente del tiempo.
2.- Comportamiento dependiente del tiempo.
3.- Viscoelásticos.
1.- Comportamiento independiente del tiempo: el esfuerzo de corte sólo depende de la
velocidad de corte γ.

5. La mayoría de los fluidos no newtonianos son pseudoplásticos: alimentos (jugos y puré de
frutas, salsas), polímeros fundidos (poliestireno, acrilonitrilo, polipropileno, etc.), cosméticos,
latex, tinta de imprenta.
Los fluidos dilatantes son más raros, entre otros el cemento y las suspensiones concentradas
(ej: almidón de maíz) siguen este comportamiento. A bajas velocidades, el líquido presente
llena los espacios libres, a medida que la velocidad de corte aumenta, el material se expande o
dilata y comienzan a aparecer esfuerzos de interacción sólido-sólido que se traducen en un
aumento de la viscosidad aparente.
Una limitación importante de la ley de la potencia es que es aplicable a un rango limitado de
velocidades de corte. Además el valor de K depende del valor numérico de n, con lo cual
valores de K de distintos fluidos no son comparables.

6. 1-Fluidos No Newtonianos
(Independientes del tiempo)
-Viscoelásticos:
Son materiales que combinan las propiedades elásticas de los sólidos con el comportamiento
de los fluidos, y como ejemplos se tiene la saliva y en general todos los fluidos biológicos, sopa
concentrada de tomate, masa de pan y muchas soluciones poliméricas. Con los viscoelásticos
el diagrama T frente a du/dy sólo dice parte de la historia; experimentos transitorios (dar un giro
rápido a la lata de sopa de tomate y observar el movimiento a derecha e izquierda del fluido)
son necesarios para caracterizar sus propiedades elásticas.

7. -Plásticos de Bingham (pasta dental, puré de tomate, extracto de carne)
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.
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:
-Fluidos Pseudoplásticos
Los fluidos 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 :
k y n son constantes para un fluido particular
-Fluidos Dilatantes
Los fluidos dilatantes al igual que los pseudoplásticos no tienen una tensión de fluencia inicial,
pero el coeficiente η de la ecuación (2) 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:

8. 2-Fluidos No Newtonianos dependientes del tiempo

9. -Fluidos Tixotrópicos:
La viscosidad aparente de los fluidos tixotrópicos es una función tanto de la tensión tangencial
como de la velocidad de deformación:
Al actuar una tensión tangencial a este fluido desde el estado de reposo, sufre un proceso, de
fraccionamiento a escala molecular seguido de una reconstitución estructural a medida que
transcurre el tiempo. Eventualmente y en ciertas circunstancias, se logra un estado de equilibrio
donde el fraccionamiento molecular iguala a la reconstitución. Si la tensión tangencial cesa, el
fluido se recupera lentamente y vuelve a adquirir su consistencia original en un proceso que se
caracteriza por su reversibilidad.

10. -Fluidos reopécticos
Los fluidos reopécticos se comportan en forma parecida a los tixotrópicos, pero en ellos la
variable η tiene un incremento con la velocidad de deformación similarmente a la de un fluido
dilatante en su fase inicial de deformación hasta alcanzar un valor límite donde τ comienza a
disminuir con γ . En la Fig.Nº8 se puede ver la curva τ = f (γ) típica de un fluido reopéctico.
Un ejemplo de fluido reopéctico es el espesamiento de la clara de huevo por efecto de la
agitación, aunque quizá la clara de huevo no es un verdadero fluido reopéctico. Otras
sustancias tienen propiedades reopécticas inicialmente, pero la pierden para altas tensiones
tangenciales, volviéndose tixotrópicos.
Comportamiento de un fluido reopéctico
Reopexia es el fenómeno inverso a la tixotropía, que se manifiesta en un aumento de la
viscosidad aparente con el aumento de la velocidad de corte. Ejemplos: poliéster. Ambos tipos
de comportamientos presentan el fenómeno de histéresis cuando se realiza la curva τ vs. γ

11. 3-viscoelasticos
Estas sustancias fluyen cuando se aplica en ellas un esfuerzo de corte, pero tienen la
particularidad de recuperar parcialmente su estado inicial, presentando entonces características
de los cuerpos elásticos.
Un ejemplo típico es la agitación de un líquido en una taza con una cuchara, si el fluido es
viscoso, cuando se retira la cuchara cesa el movimiento. Si el material es viscoelástico, al sacar
la cuchara se puede observar que el movimiento se hace más lento e incluso puede llegar a
cambiar levemente el sentido de giro antes de detenerse por completo. En esta categoría
podemos mencionar a polímeros fundidos, soluciones de polímeros.
El comportamiento reológico de los materiales viscoelásticos durante la relajación (ensayos a
deformación constante) puede modelarse mediante analogías mecánicas compuestas de
resortes y amortiguadores. El resorte es considerado un elemento elástico ideal, obedece la ley
de Hooke, y el amortiguador es representado por un sistema cilindro-pistón en el cual se
manifiesta la parte viscosa, considerando un líquido ideal, de comportamiento newtoniano.
Representación de la evolución de la tensión en función del tiempo, a deformación constante.

12. Fuentes de información:
( Fluidos No Newtonianos)
http://www.ing.unlp.edu.ar/dquimica/paginas/catedras/iofq809/apuntes/Fluidos%20no%20newtonianos_R1.pdf
http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/hja/file/Mec_Fluid_CBS/Fluidos_No_Newtonia
nos_Levenspiel.pdf
http://www.efn.unc.edu.ar/departamentos/aero/Asignaturas/MecFluid/material/introducci
%F3n%20no%20newtonianos.pdf
Bibliografía y fuentes de información:
(Fluidos Newtonianos, ley de viscosidad)
Streeter V. L., Wylie E. B., Bedford K. W.. Mecánica de fluidos. McGraw Hill.
http://www.mas.ncl.ac.uk/~sbrooks/book/nish.mit.edu/2006/Textbook/Nodes/chap01/node13.ht
ml#figshear
http://web.cvut.cz/cp1250/fme/k212/personnel/tesar/skripta/d03^a.htm
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/experimentodeviscosid
addenewton.html/experimentodeviscosidaddenewton.html