Microsoft Word - FLUIDOS NO NEWTONIANOS

XXIII CONGRESO DE INVESTIGACIN CUAM- ACMor

TTULO: Fluidos No Newtonianos

AUTORES: Valeria Irene Amaya Arias y Alan Surez Sotelo

PROFESORA- ASESORA: Roco Laura Cruz Garca

ESCUELA DE PROCEDENCIA: Colegio Anglo Americano Plantel Lomas

REA: Ciencias Fsico Matemticas.

ANTECEDENTES: Un fluido no newtoniano es aquel cuya viscosidad (resistencia a fluir) vara con el gradiente de tensin que se le aplica, es decir, se deforma en la direccin de la fuerza aplicada. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.La Mecnica de los Fluidos se ocupa del estudio de los fluidos newtonianos exclusivamente; mientras que los fluidos no newtonianos son parte de una ciencia ms amplia denominada Reologa. La Reologa es la ciencia que estudia y analiza los fenmenos de flujo y deformacin y las propiedades mecnicas de los gases, lquidos, plsticos y comprende el estudio de las substancias que fluyen pero que su comportamiento no est regido por las propiedades que rigen a los fluidos comunes.En el mundo real existen una amplia variedad de fluidos tan comunes como los newtonianos que no siguen la simple relacin dada por la ley de Newton, especialmente en las industrias qumicas, alimenticias y en la industria del petrleo, y de all la importancia de su estudio para un adecuado y correcto tratamiento. Pueden mencionarse, entre otros, los siguientes fluidos no newtonianos:Pinturas y barnices.Soluciones de polmeros.Mermeladas y jaleas.Mayonesa y manteca.Dulce de leche y miel.Salsas y melazas.Soluciones de agua con arcillas y carbn.Sangre humana.

Aun cuando el anlisis y tratamiento de los fluidos no-newtonianos es menos preciso, el estudio de este tipo de movimientos tiene caractersticas muy interesantes y excitantes, y quiz un espectro de aplicacin prctico mucho ms amplio.

OBJETIVO: Explorar con elementos sencillos las caractersticas tan peculiares de este tipo de materiales.

METODOLOGA: Demostrar jugando la diferencia entre los fluidos newtonianos y no newtonianos, por medio de una explicacin sencilla. Pruebas con la mezcla de maizena/agua aplicando diferentes esfuerzos en diferentes sistemas.

MARCO TERICO: Las molculas que forman un lquido no estn confinadas a posiciones fijas, como en los slidos, sino que se pueden mover libremente de una posicin a otra deslizndose entre s. Mientras que un slido conserva una forma determinada, un lquido toma la forma del recipiente que lo contiene. Las molculas de un lquido estn cerca unas de otra y resisten mucho las fuerzas de compresin. Los lquidos como los slidos, son difciles de comprimir. Los gases, se comprimen con facilidad. Tanto los lquidos como los gases pueden fluir, y en consecuencia, ambos se denominan fluidos. La viscosidad es la medida de la resistencia a la deformacin que presentan los fluidos al aplicarles un esfuerzo.

Por qu se llaman fluidos newtonianos y no newtonianos? Porque Sir Isaac Newton, quien estableci las elementales leyes de la mecnica clsica, fue tambin un pionero de la mecnica de fluidos, una de las ramas de la Fsica estableciendo una ley sobre la viscosidad (resistencia de un fluido a fluir).

En dicha ley de la viscosidad, Newton establece que cuando se mueve un fluido, en forma laminar, existe una relacin directamente proporcional entre los esfuerzos o tensiones aplicadas y los gradientes (aumentos, disminuciones) de la velocidad del flujo, siendo la constante de proporcionalidad una propiedad fsica del fluido llamada viscosidad dinmica o absoluta (Aquellosfluidos que verifican este comportamiento se denominan fluidos newtonianos.Muchos fluidos comunes tanto lquidos como gaseosos se comportan siguiendo esa relacin.

DESARROLLO: Un ejemplo econmico y no txico de fluido no newtoniano puede hacerse fcilmente aadiendo almidn de maz en agua en una proporcin aproximada de dos a uno, aadiendo el ltimo en pequeas porciones y mezclando lentamente. Cuando la suspensin se acerca a la concentracin crtica es cuando las propiedades de este fluido no newtoniano se hacen evidentes.

La aplicacin de una fuerza con una cucharilla hace que el fluido se comporte de forma ms parecida a un slido que a un lquido. Si se deja en reposo recupera su comportamiento como lquido.

Probaremos con intensos golpes de puos, palmas, objetos pesados, etc., que no puede penetrarse esta mezcla, a menos que las fuerzas que se apliquen sean mnimas.

Se probar la singularidad de esta mezcla colocando un huevo dentro de una bolsa de plstico y posteriormente golpearla para tratar de romperlo.

La mezcla deber manipularse con las manos para formar una bolita y luego mostrar su cambio de viscosidad al sostenerla sobre la palma de la mano.

RESULTADOS: Reconocemos ahora que en un fluido no newtoniano la velocidad de deformacin provoca resultados sorprendentes e inesperados. Se comprende tambin que la velocidad de deformacin es, explicando con un ejemplo, cuando nosotros colocamos un material en la licuadora y la ponemos a operar a diferentes velocidades, nos daremos cuenta que cuando tenemos un fluido dentro de la licuadora que presente una viscosidad constante sin importar a la velocidad que la licuadora este operando, ser un fluido newtoniano; por otra parte, cuando utilizamos la licuadora y la viscosidad cambia a cada una de las velocidades a las que se est operando, tendremos un fluido no newtoniano. Un ejemplo familiar de un fluido con este comportamiento es la salsa ctsup y uno contrario es la pintura, ya que sta se desea que fluya fcilmente cuando se aplica con el pincel (el esfuerzo), pero una vez aplicada sobre la superficie (en reposo) se desea que no gotee.

CONCLUSIONES: Sabemos que un fluido newtoniano es aquel que presenta una viscosidad constante a diferentes velocidades de deformacin, a una temperatura constante, y sucede lo contrario con un fluido no newtoniano. Debido a la capacidad de estos materiales para absorber la energa del impacto, es posible la aplicacin en equipos de proteccin y seguridad.

BIBLIOGRAFA:

Paul E. Tippens Fsica, Conceptos y Aplicaciones McGraw-Hill, Mxico, 2007.Carlos Gutirrez Aranzeta y Alicia Prez Ciencias 2 Fsica Larousse, Mxico, 2006.Jok Church Experimentos Divertidos, El Mundo de Beakman Selector, Mxico, 2001.