fluidos no newtonianos
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Tema 1 — p. 1
TEMA 1
Viscosidad y mecanismo del transporte de cantidad de movimiento
Ley de Newton de la viscosidadFluidos no-newtonianosViscosidad:
Determinación experimentalViscosidad de gasesInfluencia de la presión y la temperaturaMezclas de gasesViscosidad de líquidos
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Tema 1 — p. 2
Fluidos Newtonianos y no Newtonianos.
• Newtonianos.– La viscosidad absoluta del fluido, η, es independiente del movimiento del mismo.– Líquidos comunes: agua, aceite, glicerina..
• No Newtonianos.– La viscosidad depende del gradiente de velocidades.
• Pseudoplásticos: η, disminuye al aumentar la velocidad de cizalla.
• Dilatantes:η, aumenta al aumentar la velocidad de cizalla.– Asfaltos, coloides, geles...
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Tema 1 — p. 3
Fluidos no-newtonianos
xyx
dv
dy
xy
xdv
dy
Newto
nian
o
Bingh
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ar-th
inni
ng
(Pse
udop
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ico)
Shear
-thick
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g
(Dila
tant
e)
• Plásticos de Bingham• Plásticos de Ostwald
• Pseudoplásticos• Dilatantes
Fluidos no-newtonianos con viscosidad constante en el tiempo
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Tema 1 — p. 4
Modelos de dos parámetros
MODELO ECUACION PARAMETROS Bingham El fluido permanece rígido mientras el esfuerzo cortante es menor de un valor determinado de τo y encima de este punto se comporta como fluido Newtoniano. (Pastas y suspensiones finas)
Ostwald-de Waele Se le conoce también como ley de potencia, para n=1 se convierte en la ley de Newton., cuando n <1 el comportamiento es pseudoplastico y para n > 1 el comportamiento es dilatante. (Suspensiones de combustibles nucleares.
Eyring Predice el comportamiento pseudoplastico para valores finitos y tiende asintóticamente a la ley de la viscosidad de newton cuando τxy
tiende hacia cero.
000 , yxx
yx dy
dv
(Yield-stress)0
0
n
xyx dy
dvm
nm,
dydv
BarcsenhA x
yx1
BA,
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Tema 1 — p. 5
xy
xdv
dy
Ellis (
>1)
Newto
nian
o
Reiner
-Phil
ippof
f
Ellis (
1)
Modelos de tres parámetros
M O D E L O E C U A C IO N P A R A M E T R O S
E l l i s ( C a r b o x iM e t i l -C e lu lo s a e n a g u a )
yxyxx
dydv
)(1
10 ,, 10
R e in e r - P h i l ip p o f f ( A z u f r e f u n d id o , 3 0 % d e m e ta n o l e n h e x a n o , . . . )
yx
Syx
x
dydv
2
0
)/(1
1
S ,, 0
n
xxy o
dvm
dy
Modelo de Herschel–Bulkley
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Tema 1 — p. 6
Medida experimental de la viscosidad
Viscosímetro de Ostwald
Hagen-Poiseuille: 2
32 LuP
D
~ /
P ghK
u t t
1
Viscosímetro de Höppler
( ) ( )
i P R F
B B B B
F F F F
v g v g r u
0
6
( )B
Kt
FRFF
FP
1
2
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Tema 1 — p. 7
Viscosímetros de Engler, Ford y Saybolt
Viscosímetro de cilindros concéntricosViscosímetro de plato y cono
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Tema 1 — p. 8
Influencia de la presión y la temperatura
Childs & Hanley
TEMPERATURA REDUCIDA
1
0.5
02 3 4 5 6 870
GAS DENSO
GAS DILUIDO
1.0
ERROR < 1%
ERROR > 1%
Viscosidad crítica
/ / /.c c c
c
c
c
M P T
P
P atm
T K
1 2 2 3 1 67 70
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Tema 1 — p. 9
Problemas. Estimación de la viscosidad a partir de las propiedades criticas
1. Calcule la viscosidad de N2 a 50 °C y 854 atm, siendo M = 28 g/gmol. Utilice el método de Watson Uyehara. Compare con el valor experimental de 455x10-6 g/cm s.
2. La viscosidad del CO2 a 45.3 atm y 40.3 °C, es 1800 x 10-7 poise. Estimar el valor de la viscosidad a 114.56 atm y 40.3 °C.