Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Hogar » Definición de fluido no newtoniano

Definición de fluido no newtoniano

1930
Científico que experimenta con la viscosidad de fluidos no newtonianos en un laboratorio.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Un fluido no newtoniano es aquel cuya viscosidad cambia bajo un esfuerzo cortante aplicado. A diferencia de un fluido newtoniano, en el que la viscosidad es constante, sus propiedades de flujo no se describen mediante una relación lineal entre el esfuerzo cortante ([latex]\tau[/latex]) y la velocidad de corte ([latex]\dot{\gamma}[/latex]). Esta dependencia puede manifestarse como adelgazamiento por cizallamiento (la viscosidad disminuye con la tensión) o espesamiento por cizallamiento (la viscosidad aumenta con la tensión).

La diferencia fundamental entre los fluidos newtonianos y los no newtonianos radica en su respuesta al cizallamiento. Para un fluido newtoniano, la relación es lineal, definida por la ley de Newton de viscosidad: [latex]\tau = \mu \dot{\gamma}[/latex], donde [latex]\mu[/latex] es el coeficiente constante de viscosidad. Para los fluidos no newtonianos, esta relación no es lineal y puede depender del tiempo. La viscosidad aparente, definida como [latex]\eta = \tau / \dot{\gamma}[/latex], no es una constante, sino una función de la propia velocidad de cizallamiento, [latex]\eta(\dot{\gamma})[/latex].

Este comportamiento se debe a la microestructura interna del fluido, como largas cadenas de polímeros, partículas en suspensión o emulsiones. Cuando se aplica una fuerza de cizallamiento, estas microestructuras pueden alinearse, deformarse o reorganizarse, alterando la resistencia del fluido al flujo. Por ejemplo, en una solución polimérica (un fluido que se diluye por el cizallamiento), las cadenas poliméricas enrolladas aleatoriamente se desenredan y se alinean con la dirección del flujo cuando se aplica una fuerza de cizallamiento elevada, lo que reduce la fricción interna y, por tanto, la viscosidad. Por el contrario, en una suspensión concentrada como la maicena en agua (un fluido que se espesa con el cizallamiento), las partículas pueden aglomerarse con el cizallamiento, aumentando drásticamente la viscosidad.

El estudio de estos complejos comportamientos de flujo se denomina reología. Comprender las propiedades no newtonianas de un fluido es fundamental en muchos procesos industriales, desde el bombeo y la mezcla hasta el revestimiento y moldeo, ya que las condiciones de procesamiento influyen directamente en el comportamiento del material.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mecánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Ley de la viscosidad de Isaac Newton (1687)
  • Estudios sobre coloides y suspensiones de Thomas Graham (década de 1860)
  • Desarrollo de técnicas de viscosimetría
  • Observaciones tempranas de flujo anómalo en materiales como lodos de arcilla y pinturas

Aplicaciones

  • procesamiento de alimentos (por ejemplo, ketchup, mayonesa)
  • cosméticos (por ejemplo, cremas, esmaltes de uñas)
  • lodos de perforación en la industria petrolera
  • armadura corporal líquida
  • fabricación de pintura

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • superficies de carretera autocurativas que se engrosan con el impacto para rellenar las grietas
  • Amortiguadores hidráulicos adaptativos para vehículos que se endurecen según las condiciones de la carretera.
  • Tintas inteligentes para impresión 3D que cambian la viscosidad para una mayor resolución
  • Sistemas de administración de medicamentos inyectables que son líquidos en la jeringa pero gelatinosos en el cuerpo.
  • Recubrimientos ignífugos que se espesan con el calor para formar una capa aislante
  • Lubricantes inteligentes para maquinaria que aumentan la viscosidad en puntos de alta presión
  • Blindaje conformado para dispositivos electrónicos que se endurece al impactar
  • reconfigurable architectural materials that can be temporarily liquefied for molding
Related to: non-newtonian fluid, viscosity, shear stress, shear rate, rheology, fluid dynamics, adelgazamiento por cizallamiento, espesamiento por cizallamiento.

Contexto histórico

Definición de fluido no newtoniano

1926
1927
1927
1930
1930
1930
1931
1926
1926
1927
1927
1930
1930
1930
1931

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

Las imágenes en tamaño completo y las descargas solo están disponibles, de forma totalmente gratuita, para los miembros registrados.

> Acceso <