Bienvenidos a este artículo acerca de los fluidos Newtonianos y sus ejemplos. El estudio de los fluidos es fundamental para comprender el comportamiento de la materia en diversas circunstancias, así como para entender múltiples procesos que ocurren en la naturaleza y en la industria. En este sentido, los fluidos se clasifican en dos grandes categorías: los fluidos Newtonianos y los fluidos no Newtonianos. En esta oportunidad, nos centraremos en los primeros.
Tal como ya se ha mencionado, los fluidos Newtonianos son aquellos que cumplen con la siguiente relación: la razón de esfuerzo cortante y la tasa de deformación son directamente proporcionales entre sí. Es decir, estos fluidos cumplen con la famosa ley de Newton en la que la viscosidad – medida de la resistencia interna de un fluido al flujo – es constante y solo varía ante cambios de temperatura o presión.
La dependencia de estos dos factores es lineal, es decir, si se duplica la fuerza aplicada, se duplica también la velocidad de deformación. Esta propiedad de los fluidos Newtonianos es fundamental, ya que permite hacer cálculos precisos del flujo de fluidos a través de tuberías y canales.
Ejemplos de fluidos Newtonianos
Uno de los ejemplos más comunes de fluido Newtoniano es el agua en todos sus estados físicos: sólido, líquido y gas. La viscosidad del agua es muy baja, lo que permite una fácil circulación en tuberías y canales, y también favorece su capacidad de disolver sustancias. Es por eso que en muchas ocasiones utilizamos agua para disolver sustancias, ya que se comporta como un fluido Newtoniano.
Otro ejemplo de fluido Newtoniano es el aceite SAE 30, el cual es utilizado en diversas maquinarias y motores para lubricar piezas y evitar el desgaste. Este aceite es muy útil gracias a su viscosidad constante. Asimismo, encontramos otros aceites, soluciones de azúcar, glicerina, aire y otros gases que también presentan este comportamiento.
Fluidos no Newtonianos
Los fluidos no Newtonianos, por otro lado, no siguen la ley de Newton. En estos fluidos, la relación entre la tasa de deformación y el esfuerzo cortante no es lineal y su viscosidad puede variar en el tiempo y con la velocidad de deformación. Algunos líquidos como la sangre, la pasta de dientes, el kétchup y el barro, son ejemplos de fluidos no Newtonianos. Además, la mayoría de los fluidos de perforación en la industria también son no Newtonianos.
En los fluidos no Newtonianos, la viscosidad no es una constante, sino que puede variar según diferentes factores, como la temperatura, la presión o también el tiempo de cizallamiento. A su vez, presentan diferentes comportamientos. Entre los fluidos no Newtonianos, encontramos aquellos que presentan una relación logarítmica entre el esfuerzo cortante y la tasa de deformación, como lo que se conoce como fluido de ley de potencia, y aquellos que cumplen la ley de Bingham, como ciertos fluidos de perforación.
Importancia de conocer los fluidos Newtonianos
La comprensión de los fluidos Newtonianos ostenta gran relevancia en la industria y en numerosos campos de la ciencia, ya que esto permite hacer cálculos de viscosidad y prever el comportamiento de estos fluidos ante diversas situaciones. Además, muchas veces los fluidos que son Newtonianos no siempre mantienen este comportamiento en todas las circunstancias, sino que su comportamiento puede variar dependiendo de la viscosidad y la velocidad.
Por lo tanto, es fundamental tener en cuenta la diferencia entre fluidos Newtonianos y no Newtonianos para realizar cálculos precisos y aplicar medidas correctivas en caso de necesidad. La reología es la disciplina que se encarga del estudio de los fluidos y su comportamiento ante diferentes esfuerzos cortantes y condiciones de flujo, lo que resulta clave para el análisis completo de los fluidos, tanto Newtonianos como no Newtonianos.
Instrumentos para medir la viscosidad
Para medir la viscosidad de los fluidos existen varios instrumentos disponibles. Uno de los más utilizados es el viscosímetro de tubo capilar, el cual se emplea para medir la viscosidad de líquidos. Este consiste en una especie de tubo capilar, en el que se introduce el fluido y se mide el tiempo que tarda en salir por la parte inferior.
Otro instrumento es el viscosímetro de indicación directa, el cual se utiliza para medir la viscosidad de la mezcla de líquidos. Este instrumento presenta una escala y un dial, donde se indican los valores de viscosidad.
Conclusión
En resumen, los fluidos Newtonianos son aquellos que cumplen con la ley de Newton: la relación entre la tasa de deformación y el esfuerzo cortante es siempre directamente proporcional. Además, la viscosidad de estos fluidos es constante, ya que varía únicamente en respuesta a cambios de temperatura o presión en el tiempo. Ejemplos de fluidos Newtonianos son el agua, diferentes aceites, soluciones de azúcar, glicerina, aire y otros gases. Por otro lado, los fluidos no Newtonianos no cumplen con estos requisitos y su viscosidad puede variar según la velocidad de deformación y el tiempo; estos fluidos requerirán un estudio más avanzado. Por esto se puede decir que la ciencia de la reología y la clasificación de fluidos esencial para muchos líderes y desde luego, un honor a la teoría de Isaac Newton.
