Este documento describe la viscosidad de los fluidos y las diferencias entre fluidos newtonianos y no newtonianos. Explica que la viscosidad mide la resistencia de un fluido a fluir y depende de factores como la velocidad de deformación, tiempo de aplicación de la cizalla, temperatura y presión. Los fluidos newtonianos tienen una viscosidad que depende solo de la temperatura y presión, mientras que los no newtonianos pueden mostrar comportamientos dilatantes, plásticos o pseudoplásticos donde la viscosidad depende también de

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Viscosidad
Se entiende por viscosidad como una característica de los fluidos en
movimiento, que muestra una tendencia de oposición hacia su flujo ante la
aplicación de una fuerza. La viscosidad en cuestión es proporcional a la
velocidad.
La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a fluir, como resultado
de la interacción y cohesión de sus moléculas. Las cuales varían con respecto a
diferentes parámetros, como: Velocidad de deformación, tiempo de aplicaciónde
la cizalla, temperatura y presión.
Objetivos
 Determinar las diferentes variaciones de viscosidades de acuerdo a un
modelo matemático.
 Diferenciar entre un fluido newtoniano y no newtoniano.
 Analizar como varia la viscosidad del fluido al aumentarla de la
temperatura ambiente.
 Diferencias entre viscosidad dinámica y cinemática.
 Calcular la viscosidad absoluta de diversos fluidos de manera
experimental y comparar los valores obtenidos
Variación con la velocidad de deformación
Una gran cantidad de fluidos, casi todos de interés industrial, presentan
desviaciones de la ley de Newton al ser su viscosidad una función de la velocidad
de cizalla aplicada; la diferencia básica entre el comportamiento Newtoniano y el
no Newtoniano es la longitud de la molécula el fluido.
Proceso Margen de velocidades de
deformación(𝑆−1
)
Sedimentación 10−6
− 10−4
Moldeo por compresión 1 – 10
Molido 10 - 102
Calandrado 10 - 102
Flujo a través de tubos 1 - 103
Extrusión 102
− 103
Inyección > 103
Comportamiento Dilatante
Fluidos los cuales aumentan su viscosidad al aumentar su velocidad de cizalla.
Son muy pocos como por ejemplo: Almidón en agua y ciertas suspensiones de
PVC.
Comportamiento Plástico
La plasticidad es un fenómeno que muestran ciertos materiales que se
comportan como sólidos elásticos, almacenando una cierta cantidad de energía,
cuando estos materiales son sometidos a esfuerzos menores que cierto valor
umbral(esfuerzo de rendimiento). Ejemplos típicos: Mayonesa, mermelada, clara
de huevos.

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Comportamiento pseudoplástico
Son materiales que ven reducida su viscosidad al aumentar la velocidad de
deformación.
Así por ejemplo, numerosas sustancias que se encuentran en emulsiones,
suspensiones o dispersiones.
Modelos de Flujo
Muchos modelos se han propuesto para el tratamiento de los datos
experimentales para describir el comportamiento de las propiedades de flujo de
las sustancias.
Los modelos más utilizados son los siguientes:
 Ley de Newton: τ = η
𝑑𝛾
𝑑𝑡
 Modelo para plásticos de Bingham: 𝜏 − 𝜏0 = 𝜂
𝑑𝛾
𝑑𝑡
 Ley de potencia: τ =m
𝑑𝛾
𝑑𝑡
De acuerdo con el perfil de velocidades
mostrado en la figura, es claro que el
esfuerzo cortante generado entre el fluido y
la pared es mayor al que hay entre las capas
de fluido adyacente. Los llamados
newtonianos se comportan conforme esta
ley; en cambio, en los no newtonianos es
distinto, pues en este grupo quedan
comprendido diferentes tipos.
Variación de la viscosidad con el tiempo de aplicación de la cizalla
Los valores de viscosidad encontrados para unos determinados valores de
velocidades de cizalla no se mantienen constantes conforme aumenta el tiempo
de aplicación de la deformación. Si el valor de esta viscosidad disminuye es el
caso de un fluido tixotrópico, mientras que si aumenta es un fluido reopéctico.
Ej.
FLUIDOS TIXOTRÓPICOS FLUIDOS REOPECTICO
Pastas de Almidón Yeso
Gelatinas Tintas de impresora
Mayonesas
Pinturas
Adhesivos
Demostración de efecto de tixotropía
Experimentalmente existen tres métodos que son empleados sobre una
muestra:

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a) Con el equilibrio Térmico y mecánico, el
viscosímetro es encendido y la velocidad
rotacional incrementada en distintas etapas,
empezando desde la velocidad más baja. El
esfuerzo de cizalla se almacena para cada
velocidad el esfuerzo de cizalla alcanza un
máximo y entonces disminuye hacia un valor
de equilibrio.
b) Otro método consiste en aplicar una velocidad de cizalla alta a la muestra (i.e.
10 4s-1) hasta que la viscosidad cae hasta un determinado valor. Luego la cizalla
es reducida hasta un valor bajo (1s-1), dejando a la muestra que recupere su
estructura y la viscosidad.
c) Otro método consiste en medir el área bajo la curva ya que consiste en estimar
la viscosidad de la sustancia una vez que haya alcanzado el equilibrio térmico y
mecánico.
Variación de la viscosidad con la temperatura
La viscosidad es fuertemente dependiente de la temperatura. La mayoría de los
materiales disminuyen su viscosidad con la temperatura; la dependencia es
exponencial y puede haber variaciones de hasta un 10% por cada °C
modificado.
Respecto a los polímeros, la dependencia con la temperatura que estos
presentan es lógicamente una función de la estructura y del tipo del polímero
estudiado.
En la figura se observa la dependencia de la viscosidad a bajas cizallas con la
temperatura de algunos polímeros.
La dependencia de la viscosidad con la temperatura es exponencial, siendo la
expresión más común la ecuación de Arrhenius:
n= A𝑒
𝐵
𝑇
Donde T es la temperatura absoluta y A y B son constantes del polímero o
material estudiado.

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La ecuación de Arrhenius es adecuada para los polímeros fundidos y muchas
disoluciones cuando se encuentran por encima de su temperatura de transición
vítrea y para disoluciones concentradas se suele emplear la ecuación de
Williams-Landel-Ferry (WLF)
log( 𝑛
𝑛 𝑆
⁄ ) = 𝑙𝑜𝑔𝑎 𝑡(
−𝐶1(𝑇 − 𝑇𝑠)
𝐶2 + (𝑇 − 𝑇𝑠)
Donde 𝜂 𝑆 es la viscosidad a una temperatura de referencia.
Variación de la viscosidad con la presión
La presión es un factor tan importante como los otros y aumenta
exponencialmente la viscosidad de los líquidos, no obstante el agua por debajo
de los 30°C es la única
excepción.
De forma general se
expresa la viscosidad en
función de la presión y la
temperatura.
𝑛(𝑃, 𝑇) = 𝑓(𝑇)𝑒ᴦ𝑃
Donde ᴦ tiene valores
típicos entre 2 10x-8 y 6
10x-8 Pa-1.
Viscosidad dinámica
Entre las moléculas de un fluido existen fuerzas moleculares que se denominan
fuerza de cohesión al desplazarse unas moléculas con relación a las otras se
produce a causa de ellas una fricción Por otra parte entre las moléculas de un
fluido en contacto con un sólido y las moléculas del sólido existen fuerzas
moleculares que se denominan fuerzas de adherencia El coeficiente de fricción
interna del fluido se denomina viscosidad y se designa con la letra n.
Un fluido no ofrece resistencia a la deformación por esfuerzo cortante Esta es la
característica que distingue esencialmente un fluido de un sólido
 en un sólido rígido n es igual a infinito
 en un fluido ideal n es igual a cero
 en un fluido real la viscosidad dinámica tiene un valor finito distinto de cero
 cuanto mayor sea en mayor será la fuerza necesaria para moverlo
 en el fluido ideal no existe resistencia alguna
 en los fluidos en reposo el esfuerzo cortante es nulo y el único fue es
fuerza existente es el normal opresión el fluido real en reposo se comporta
exactamente como un fluido ideal en igual a cero la única fuerza que actúa
sobre un fluido en reposo son la gravedad en dirección vertical y la presión
en dirección normal a la superficie considerada
Fluidos newtonianos y no newtonianos
Fluidos newtonianos es aquel fluido cuya viscosidad dinámica n depende la
presión y la temperatura pero no del gradiente de velocidad fluidos newtonianos

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.Son el agua el aire la mayor parte de los gases y en general los fluidos de
pequeña viscosidad. La ciencia de los fluidos no newtonianos a los cuales
pertenecen las grasas materiales plásticos metales líquidos suspensiones
sangre se llama reología.
newtonianos no newtonianos
Viscosidad cinemática
En hidrodinámica interviene junto con las fuerzas debidas a la viscosidad las
fuerzas de Inercia que dependen de la densidad por eso tiene un significado
importante la viscosidad dinámica referida a la densidad ósea la relación de la
viscosidad dinámica n a la densidad p que se denomina viscosidad cinemática
ν=η/ρ
Conclusión del documento:
 De acuerdo a la gráfica que se le agregó una línea de tendencia
logarítmica se puede deducir que la temperatura y la viscosidad son
inversamente proporcionales.
 A mayor temperatura el valor de la viscosidad va a disminuir.
 Los líquidos con viscosidades bajas fluyen fácilmente y cuando la
viscosidad es elevada el líquido no fluye con mucha facilidad.
Conclusión final:
La mayor variedad de fluidos viscosos están entre los fluidos newtonianos y no
newtonianos en la cual se diferencian en que los newtonianos su esfuerzo
cortante es directamente proporcional a la rapidez de deformación y los no
newtonianos son aquellos que el esfuerzo cortante no es directamente
proporcional a la deformación.