UNIDAD 3

Transferencia de cantidad de movimiento

Viscosidad:es la propiedad que tienen los fluidos a

oponerse a ser movidos, es decir, una

resistencia que presentan los fluidos a

fluir.

Fluido: se denomina a la sustancia

que se deforma continuamente al aplicarle

un esfuerzo cortante y cuando cese este esfuerzo

la deformación seguirá aumentando

progresivamente.

Esfuerzo Cortante: es la fuera tangencial dividida entre el área.

0

No se deforman aplicando un máximo esfuerzo

Se deforman aplicando un mínimo esfuerzo

Pueden mencionarse, entre otros. los siguientes fluidos no newtonianos:

• Pinturas y barnices.• Soluciones de polímeros.• Mermeladas y jaleas.• Mayonesa y manteca.• Dulce de leche y la miel.• Salsas y melazas.• Soluciones de agua con arcillas y carbón.• La sangre humana.

Fluido no Newtoniano:

Los fluidos en los cuales el esfuerzo de

corte no es directamente

proporcional a la relación de

deformación

Características y clasificación de los fluidos no-newtonianos.

A estos fluidos se les clasifica en 3 grupos:

• Fluidos no-newtonianos independientes del tiempo.

- Para los cuales se verifica:

• Fluidos no-newtonianos dependientes del tiempo.

- En los que la relación anterior es mas compleja, y que puede expresarse como:

• Fluidos no-newtonianos independientes del tiempo.

- Se caracterizan porque las tensiones tangenciales dependen únicamente de la velocidad de deformación

)( f

),( tf

Fluidos dependientes del tiempo

TIXOTRÓPICOS Tienen un comportamiento contrario, es decir, que si se

agitan a velocidad constante, disminuye su esfuerzo

cortante (viscosidad relativa) con el tiempo. Alimentos así son la leche condensada, la

mayonesa y la clara de huevo.

REOPÉCTICOS Exhiben un aumento

reversible en el esfuerzo cortante con el tiempo,

cuando la velocidad cortante es constante; son muy raros, como ejemplos están las lassuspensiones de yeso. No se han reportado alimentos con

este comportamiento.

Fluidos visco elásticos

Son los formados por la suma de un componente elástico que absorbe la energía aplicada, transformándola durante la deformación en energía potencial, de forma que cuando esta cesa, la deformación vuelve a su estado inicial, y un componente

viscoso, que absorbe la energía aplicada transformándola en calor y fluyendo. Las emulsiones o slurries con alto contenido de fase interna presentan una cierta rigidez y pueden por lo tanto exhibir un comportamiento, en algo, semejante a la

elasticidad de los sólidos. Los fluidos viscoelásticos presentan a la vez un comportamiento viscoso (newtoniano o no) y un comportamiento elástico

(hookeano o no). En régimen transitorio, como por ejemplo en las operaciones de bombeo, tales fenómenos pueden volverse determinantes.

Para deformaciones muy bajas, casi cercanas al equilibrio existe una relación lineal entre esfuerzo y deformación, encontrándose en la zona denominada como de "visco elasticidad

lineal". Para deformaciones mayores, dicha relación deja de ser lineal y se alcanza la denominada zona de "visco elasticidad no lineal".

Numero de Deborah

•De<1 Comportamiento viscoso.

•De>1 Comportamiento elástico.

•De≈1 Comportamiento visco elástico.

Un parámetro utilizado para caracterizar o clasificar las sustancias de acuerdo a su comportamiento

elástico/viscoso/visco elástico es el número de Deborah (nombre que procede del antiguo testamento, según la cual

“las montañas fluirían delante del Señor”), parámetro introducido por el Dr. Reiner, uno de los fundadores

de la reología

PSEUDOPLASTICOS

DILATANTES

Son suspensiones en las que se produce unaumento de la viscosidad (μ) con la velocidadde deformación, es decir, un aumento delesfuerzo cortante (τ) con dicha velocidad.

D D

Curvas de fluidez y de viscosidad

Este tipo de fluidos se caracterizan por una disminución de su viscosidad, y de su esfuerzo cortante, con la velocidad de deformación. Su comportamiento se puede observar en las siguientes curvas.

Ley De Newton De La Viscosidad

• La ley establece que para ciertos fluidos el esfuerzo cortantesobre una interfaz tangente a la dirección de flujo, esproporcional a la tasa de cambio de la velocidad con respectoa la distancia, donde la diferenciación se toma en unadirección normal a la interfaz.

dy

dv

Los fluidosNewtonianos cumplen

esta ley

Los fluidos no Newtonianos no cumplen esta ley

CAPA DE FLUIDO

VO (velocidad proporcional a la fuerza) Fx

Superficie sólidaCuando v=0 ; T= máximo

dy

dvx

Unidades de viscosidad

Como

Despejando µ

Sustituyendo unidades (no se toman en cuenta signos)

Sistema CGS

(Poise)

dy

dvx

A

Fx

dy

dvx

A

F

dvx

dy

A

F

s

m

m

m

s

kgm

2

2

23

2

sm

skgm

ms

kg

LT

M

cms

g

Viscosidad cinemática

• Es el cociente entre la viscosidad dinámica de un fluido y su densidad. Debido a que la viscosidad dinámica y la densidad son propiedades del fluido, la viscosidad

cinemática también lo es.

Unidades viscosidad cinemática

Sustituyendo unidades

Sistema CGS (Stoke)

s

cm2

T

L

s

m2

3m

kgms

kg

Fluido

LiquidoGas

Al aumentar la temperatura, se alteran las moléculas y es mas difícil que se muevan,

por lo tanto su viscosidad aumenta.

Al aumentar la temperatura su

viscosidad disminuye

Flujo en tubería

Z velocidadmáxima

FdFd

Brazo de palanca

Velocidad media

vdAA

1vdAA

Flujo laminar y turbulento

2000Re

vd

Velocidad constante

5000Re

vd

En un flujo laminar el fluido se mueve en laminas paralelas sin entremezclarse y

cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de

corriente.

El movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se

mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se

encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos.