Este documento describe los fluidos newtonianos y no newtonianos. Un fluido newtoniano tiene una viscosidad constante e independiente del tiempo, mientras que la viscosidad de un fluido no newtoniano depende del estrés aplicado y del tiempo. Algunos ejemplos de fluidos no newtonianos son la maicena, la pasta de dientes y ciertos alimentos como el queso o la mayonesa.

1. FLUIDO NEWTONIANO
Es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que
muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformación es lineal.
Fue denominado por Isaac Newton desde que lo describiera como flujo viscoso. En este
tipo de fluido la viscosidad puede considerarse constante en el tiempo y sólo depende de la
temperatura.
Clasificación
Los fluidos se pueden clasificar atendiendo a la relación que existe entre el esfuerzo
cortante aplicado y la rapidez de deformación resultante. Aquellos fluidos donde el
esfuerzo cortante es directamente proporcional a la rapidez de deformación se denominan
fluidos newtonianos.
Características
El fluido newtoniano carece de propiedades elásticas, es incompresible, isotrópico e irreal;
aunque muchos fluidos reales ofrecen un comportamiento similar al newtoniano dentro de
un rango de gradientes.
Cumplen con la ley de Newton de la viscosidad, por lo tanto, la relación entre el esfuerzo
cortante y la velocidad de deformación es lineal.
Viscosidad y temperatura
Para un fluido newtoniano, la viscosidad sólo depende de la temperatura. A medida que
aumenta la temperatura disminuye su viscosidad. Esto quiere decir que la viscosidad es
inversamente proporcional al aumento de la temperatura. La ecuación de Arrhenius predice
de manera aproximada su viscosidad.
La viscosidad de un fluido newtoniano no depende del tiempo de aplicación del esfuerzo,
aunque sí puede depender tanto de la temperatura como de la presión a la que se encuentre.
Ejemplos de fluidos newtonianos
Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo
condiciones normales de presión y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y
algunos aceites minerales.
Alimentos fluidos de comportamiento newtoniano
Algunos alimentos fluidos presentan un comportamiento muy cercano al newtoniano,
ejemplos de ellos son: mieles, sirope de maíz, sirope de maple, soluciones azucaradas,
leche, aceites comestibles ligeros y jugos naturales de fruta.

2. FLUIDO NO NEWTONIANO
Un fluido no newtoniano es una sustancia de composición homogénea que sufre
deformaciones de forma continua en el tiempo en el que se le aplica una tensión o fuerza,
sin importar la magnitud de la misma, es una sustancia que no tiene una forma propia y que
adopta la del recipiente que la contiene.
Los fluidos no newtonianos cambian su viscosidad o comportamiento de flujo cuando se
encuentra bajo algún tipo de estrés. Si se aplica una fuerza a esos fluidos, por ejemplo, si
los golpeas, los agitas o si saltas sobre ellos, la aplicación repentina de este tipo de fuerza o
estrés puede hacer que se vuelvan más gruesos y actúen como un sólido, o en algunos casos
resulta en un comportamiento opuesto y pueden volverse más veloces de lo que eran antes.
En el momento en que se elimine la tensión que se ha ejercido sobre ellos, los fluidos
volverán a su estado anterior.
Características
Las principales características de un fluido no newtoniano son las siguientes.
Es una sustancia de consistencia homogénea.
Tiene resistencia a fluir.
Los líquidos tienen la capacidad de variar dependiendo de la tensión que se le aplica.
No tienen un valor de viscosidad definido o que sea constante.
Cuando estos líquidos se encuentran en estado de reposo se comportan como un líquido y
cuando se les aplica una fuerza aumentan su viscosidad.
La viscosidad de los fluidos no newtonianos depende totalmente del tiempo.
Usos de los fluidos no newtonianos
Se ha propuesto el uso de los fluidos no newtonianos para rellenar los baches que podemos
encontrar en las carreteras y así lograr solucionar el problema de forma parcial. Esto porque
estas sustancias tienen la peculiaridad y capacidad de variar su viscosidad dependiendo de
las diferentes condiciones a las que se expongan, como la temperatura o el esfuerzo al que
se somete. Una de las ventajas de esta idea es que se puede ser de acción rápida para tapar
los baches, pues simplemente se debe de vaciar el fluido en el hueco para taparlo.
El kevlar ha sido la elección principal para crear chalecos antibalas durante las últimas
décadas, pero eso puede llegar a su fin, pues se ha demostrado que esta protección tendría
más efectos si se realizara con fluidos no newtonianos a prueba de balas. Esto sucede
porque los fluidos no newtonianos tienen la asombrosa capacidad de lograr cambiar su
viscosidad dependiendo de la tensión superficial que se aplique sobre ellos.

3. Clasificación de los fluidos no newtonianos
Fluidos no newtonianos independientes del tiempo: Este tipo de fluido no newtoniano se
subdivide a su vez en dos grupos: los que tienen umbral y los que no tienen umbral.
Cuando hablamos de umbral nos referimos a la necesidad mínima de valor de esfuerzo
cortante que tienen estos fluidos para lograr ponerse en movimiento, por lo tanto, tiene una
viscosidad que a cualquier tensión de corte no varía con el tiempo. Los fluidos no
newtonianos sin esfuerzo umbral se dividen en varios grupos: los pseudoplásticos que se
caracterizan por presentar una viscosidad que disminuye con el aumento de la velocidad de
deformación por lo que su esfuerzo cortante también se verá afectada; los dilatantes que son
las suspensiones en las cuales la viscosidad aumenta con el incremento de la velocidad que
tienen de deformación por el esfuerzo.
Viscosidad del fluido no newtoniano
La viscosidad de los fluidos no newtonianos es el tipo de viscosidad que puede llegar a
variar con la temperatura y con la presión, pero no lo hace por medio de la variación de la
velocidad.
Temperatura
En los fluidos no newtonianos, la temperatura es la encargada de hacer variaciones en la
viscosidad de los fluidos.
Cómo hacer un fluido no newtoniano
Un ejemplo sencillo de realizar y que no es tóxico se puede hacer cuando añadimos una
taza de Maicena en una taza con agua. La maicena debe de irse añadiendo poco a poco en
el agua, en pequeñas proporciones y se va mezclando lentamente. Cuando la mezcla se
acerca a la concentración crítica típica de un fluido no newtoniano es cuando las
propiedades de este fluido se hacen evidentes. La aplicación de una fuerza por medio de
una cuchara hace que el fluido se comporte de forma más parecida a un sólido que a un
líquido. Si se deja en reposo recupera su comportamiento como líquido.
Ejemplos
Jabones y pasta de dientes.
Alimentos como la mantequilla, queso, mermelada, la salsa de tomate, mayonesa, caramelo
masticable y yogur.
Sustancias que podemos encontrar en la naturaleza como el magma y la lava.
Fluidos biológicos como la sangre, la saliva, la mucosa y el líquido sinovial.
Lodo y cemento.

6. El volumen específico
El volumen específico es una propiedad intensiva característica de cada elemento o
material. Se define matemáticamente como la relación entre el volumen ocupado por una
determinada cantidad de materia (un kilogramo o un gramo); en otras palabras, es el
recíproco de la densidad.
La densidad señala cuánto pesa 1 mL de materia (líquida, sólida, gaseosa, o una mezcla
homogénea o heterogénea), mientras que el volumen específico se refiere al volumen que
ocupa 1 g (o 1 kg) de la misma. Así, conociendo la densidad de una sustancia, basta con
calcular el recíproco para determinar su volumen específico.
¿A qué alude la palabra “específico”? Cuando una propiedad cualquiera se dice que es
específica significa que viene expresada en función de la masa, lo que permite su
transformación de una propiedad extensiva (que depende de la masa) a una intensiva
(continua en todos los puntos del sistema).
Las unidades en las que normalmente se expresan el volumen específico son (m3/Kg) o
(cm3/g). Sin embargo, aunque esta propiedad no depende de la masa, sí lo hace de otras
variables, como la temperatura o la presión incidentes sobre la sustancia. Esto ocasiona que
un gramo de sustancia ocupe más volumen a mayores temperaturas.
Del agua
En la primera imagen se aprecia una gota de agua a punto de mezclarse con la superficie
del líquido. Debido a que, naturalmente, es una sustancia, su masa ocupa volumen como
cualquier otra. Este volumen macroscópico es producto del volumen y las interacciones de
sus moléculas.
La molécula de agua tiene por fórmula química H2O, con una masa molecular de 18g/mol
aproxidamente. Las densidades que presenta dependen también de la temperatura, y a una

7. macroescala se considera que la distribución de sus moléculas es lo más homogénea
posible.
Con los valores de densidad ρ a una temperatura T, para calcular el volumen específico del
agua líquida es suficiente con aplicar la siguiente fórmula:
v= (1/ ρ)
Se calcula determinándose experimentalmente la densidad del agua mediante un
picnómetro y luego realizando el cálculo matemático. Debido a que las moléculas de cada
sustancia son diferentes unas de otras, del mismo modo lo será el volumen específico
resultante.
Si la densidad del agua en un intervalo amplio de temperaturas es de 0,997 kg/m3, su
volumen específico es 1,003 m3/kg.
Del aire
El aire es una mezcla homogénea gaseosa, compuesta principalmente por nitrógeno (78 %),
seguido por oxígeno (21 %) y finalmente por otros gases de la atmósfera terrestre. Su
densidad es una expresión macroscópica de toda esa mezcla de moléculas, las cuales no
interaccionan eficientemente y se propagan en todas direcciones.
Debido a que se asume que la sustancia es continua, su propagación en un envase no
modifica su composición. Nuevamente, midiéndole la densidad a las condiciones descritas
de temperatura y presión, se puede determinar qué volumen ocupa 1 g de aire.
Como el volumen específico es 1/ ρ, y su ρ es más pequeña que la del agua, entonces su
volumen específico es más grande.

8. La explicación de este hecho se sustenta en las interacciones moleculares del agua frente a
las del aire; este último, aun en el caso de humedad, no condensa a menos que se le someta
a temperaturas muy frías y altas presiones.
Del vapor
¿Bajo las mismas condiciones ocupará un gramo de vapor un volumen mayor que el de un
gramo de aire? El aire es más denso que el agua en fase gaseosa, debido a que es una
mezcla de gases mencionados anteriormente, a diferencia de las moléculas de agua.
Como el volumen específico es el inverso de la densidad, un gramo de vapor ocupa más
volumen (es menos denso) que un gramo de aire.
Las propiedades físicas del vapor como fluido son indispensables en numerosos procesos
industriales: dentro de los intercambiadores de calor, para aumentar la humedad, limpiar
maquinarias, entre otros más.
Existen muchas variables que tener en consideración al momento de manipular grandes
cantidades de vapor dentro de la industrias, sobre todo concernientes a la mecánica de los
fluidos.
Del nitrógeno
Como el resto de los gases, su densidad depende considerablemente de la presión (a
diferencia de los sólidos y líquidos) y de la temperatura. Así, los valores para su volumen
específico varían de acuerdo con estas variables. De aquí surge la necesidad de determinar
su volumen específico para expresar el sistema en términos de propiedades intensivas.
Sin valores experimentales, a través de razonamientos moleculares, es difícil comparar la
densidad del nitrógeno frente a la de otros gases. La molécula de nitrógeno es lineal (N≡N)
y la del agua es angular.

9. Como una “línea” ocupa menos volumen que un “boomerang”, entonces puede esperarse
que por la definición de densidad (m/V) el nitrógeno sea más denso que el agua. Utilizando
una densidad de 1,2506 Kg/m3, el volumen específico a las condiciones en que se midió
este valor es de 0,7996 m3/Kg; simplemente es el recíproco (1/ρ).
Del gas ideal
El gas ideal es aquel que obedece la ecuación:
P= nRT/V
Puede observarse que la ecuación no considera ninguna variable como la estructura ni el
volumen molecular; tampoco considera cómo las moléculas de gas interaccionan unas con
otras en un espacio definido por el sistema.
En un rango limitado de temperaturas y presiones, todos los gases se “comportan” iguales;
por esta razón es válido hasta cierto punto asumir que obedecen la ecuación de los gases
ideales. Así, a partir de esta ecuación pueden determinarse varias propiedades de los gases,
entre estas el volumen específico.
Para despejarla es necesario expresar la ecuación en términos de las variables de la
densidad: la masa y el volumen. Los moles se representan con n, y estos son el resultado de
dividir la masa del gas entre su masa molecular (m/M).
Teniendo la variable masa m en la ecuación, si se divide entre el volumen puede obtenerse
la densidad; a partir de aquí basta con despejar la densidad y después “voltear” ambos lados
de la ecuación. Haciendo esto, se determina finalmente el volumen específico.
La imagen inferior ilustra cada uno de los pasos para llegar a la expresión final del volumen
específico de un gas ideal.