Fluidos no Newtonianos

Fluidos no Newtonianos

Viscosidad

En base a la figura anterior es posible definir la viscosidad de un fluido. Imagina que la placa de abajo se desplaza a una velocidad menor a la placa de arriba que se mueve con velocidad constante debido a una fuerza actuando sobre ella. Debido a la existencia de la viscosidad, el fluido "siente" el movimiento de las placas y se desplaza en la misma dirección. Mientras más lejos de las placas el movimiento del fluido se va perdiendo. 

Si un fluido no tuviera viscosidad, al desplazarse una de las placas, el fluido se mantendría estático.

Para un fluido Newtoniano, la viscosidad es siempre la misma independientemente del tiempo o la fuerza que se les aplique a las placas.

Fluido no Newtoniano

Para un fluido no Newtoniano la viscosidad será variable. Por ejemplo en un caso si la fuerza de la figura mostrada es variable, la viscosidad variará también. 

También existen fluidos n-N que al aplicarle una fuerza constante en el tiempo, la viscosidad va variando en el tiempo.

Para entender esto más sencillamente, tomemos el caso de maizena con agua. Encontrando la mezcla perfecta de estos dos ingredientes formamos un fluido n-N dilatante. La propiedad de este fluido es que al aplicarle un esfuerzo su viscosidad aumenta. Esto quiere decir que si tenemos una cubeta de este fluido, y golpeamos la superficie del fluido. Mientras más fuerte la golpeemos más resistencia opondrá, más se comportará como sólido, más difícilmente podremos penetrar en el fluido. En cambio si metemos lentamente nuestra mano en el fluido. Esta se hundirá como si se tratara de agua.

Otro tipo de fluido es la catsup que presenta dos tipos de propiedades que la convierten en n-N. Es fácil notarlo. Qué sucede si tienes una botella de catsup y quieres ponerle un poco a tu hot-dog. Si volteas la botella dejando sólo que la gravedad actúe  la catsup no fluirá inmediatamente, hasta que pase un tiempo. Ahora si estrangulas la botella, la catsup saldrá disparada. 

Esto se debe a dos cosas. La catsup disminuye su viscosidad con el tiempo al aplicarle un esfuerzo constante, pero también disminuye su viscosidad al aplicarle un esfuerzo que va aumentando en el tiempo.

Existen muchos tipos más de fluidos no Newtonianos. Son de gran ayuda en la industria para lubricar. Incluso he leído (pero no recuerdo dónde) que se utilizan en el diseño de carros blindados.

Para manipular matemáticamente un fluido no Newtoniano es necesario cambiar la simple constante de viscosidad por una variable que depende del tiempo, del espacio, de una fuerza externa o de otra propiedad no mencionada aquí.

Para después ingresar esta variable en las ecuaciones de Navier-Stokes y obtener un muy buen problema matemático difícilmente con solución exacta.