F LUIDOS NO N EWTONIANOS

Un fluido no newtoniano es aquel cuya viscosidad varia con el gradiente del esfuerzo aplicado, es decir se deforma en la dirección de la fuerza aplicada. Como resultado este tipo de fluidos no tiene un valor de viscosidad definido y constante. A continuación, se muestra en la Tabla  3 los tipos de fluidos no newtonianos.

Imagen 17. Tabla de viscosidades. Fuente: 

www.newbreath.ga 

Imagen 18. Curva de fluidez y viscosidad. Tomado  de Itescam (2010:16) 

Tabla 3. Fluidos dependientes e independientes del tiempo. Elaboración propia 

Fluidos independientes del tiempo

Se puede clasificar según tenga límite elástico, es decir, si necesita un valor mínimo de esfuerzo cortante para que el fluido se mueva.

a) Fluidos pseudoplásticos: Se caracterizan por, una disminución de su viscosidad, y de su esfuerzo cortante con la velocidad de deformación. Ver Imagen 18.

b) Fluidos dilatantes: Estas son las suspensiones en las que hay un aumento de viscosidad con la relación de cizallamiento, como se muestra en la Imagen 19.

Fluidos no Newtonianos

Dependientes del tiempo Independientes del tiempo

Tixotrópicos Reopécticos Pseudoplásticos Dilatantes Plásticos

Imagen 19. Curva de fluidez y viscosidad para un fluido  dilatante. Tomado de Itescam (2010:22) 

Imagen 20. Curva de fluidez y viscosidad para  fluidos plásticos. Tomado de Itescam (2010:24) 

La expansión, también conocida como "espesamiento por cizallamiento", se produce debido a la fase dispersa del fluido. En el líquido anterior, se produce la deposición de partículas, dejando una fase continua casi sin huecos. Si luego se aplica presión, el asentamiento se altera y la distancia entre las partículas dispersas aumenta.

Además, a medida que aumenta la velocidad de deformación, se producen más turbulencias y el movimiento continuo de la fase a través de los espacios se vuelve más difícil, lo que da como resultado un mayor esfuerzo cortante (aumento de la viscosidad).

c) Fluidos plásticos: Estos tipos de fluidos, se comportan como un sólido hasta que sobrepasan un “esfuerzo cortante mínimo”

(resistencia a la fluencia) y a partir de dicho valor, se comporta como un líquido, así como se representa en la Imagen 20.

La razón por la que los fluidos plásticos se comportan de esta manera es debido a las grandes interacciones entre las moléculas suspendidas en el interior, formando una capa llamada masa fundida. Constan de dos fases, con una fase dispersa formada, por sólidos y burbujas dispersas en una fase continua. En estos fluidos, las fuerzas de Vander Waals y los enlaces de hidrógeno crean una atracción mutua entre las partículas.

La repulsión también ocurre porque los potenciales tienen la misma polaridad. En este tipo de líquido se forman coloides cuya repulsión tiende a formar una estructura similar a un gel. Si las partículas son muy pequeñas, tienen una gran superficie específica, que está rodeada por una capa absorbente formada, por partículas en fase continua. Gracias a esta capa, las partículas fijan continuamente una gran cantidad de fase hasta que se les aplica un cierto esfuerzo cortante.

Fluidos dependientes del tiempo

a) Fluidos tixotrópicos: Caracterizados por los cambios que se pueden dar en su estructura interna al aplicar un esfuerzo, produciendo así, la rotura de las largas cadenas, que forman sus moléculas. Fluidos que, aplicados en un determinado momento, un estado de “cizallamiento” (esfuerzo cortante), pueden llegar a recuperar solamente su viscosidad inicial luego de encontrarse en reposo, ver Imagen 21.

La viscosidad disminuye al contacto de una fuerza, y acto seguido incrementa cuando la fuerza cesa debido a la reconstrucción, de sus estructuras y al retraso que se produce para adaptarse al cambio. Aparece un, fenómeno de “Histéresis”.

La explicación de estas conductas es diversa. Si se considera al fluido, como el sistema disperso, se requiere considerar las partículas que existen en él pues poseen diferentes, potenciales

Imagen 21. Curva de fluidez y viscosidad para un  fluido tixotrópico. Tomado de Itescam (2010:27) 

eléctricos y por lo cual formar estructuras, variadas que van según sea la fase dispersa.

Si la fase dispersa, está formada por una serie de capas se denomina "Castillo de naipes”, si en. cambio se compone, de una serie de varillas se denomina "Armadura" y si la fase dispersa está compuesta, por formas esféricas se denomina "Estructura de perlas encadenadas".

El tipo electrostático son las fuerzas que influencian en estas estructuras y surgen del intercambio de iones en un líquido, provocando atracción y repulsión entre ellos, lo que conduce a cambios estructurales. Hay tres métodos para determinar la

“estabilidad reológica” de los polvos minerales.:

 La prueba, del bucle de tixotropía

 La prueba de corte, constante

 La prueba de, deformación y recuperación  

b) Fluidos reopécticos: Se reconocen por mantener un estado de comportamiento diferente a los tixotrópicos, lo que quiere decir, que su viscosidad está en aumento con el tiempo y con la velocidad, de deformación inducida y presentan una tendencia

Imagen 22. Curva de fluidez y viscosidad, de fluidos  reopécticos. Tomado de Itescam (2010:30) 

inversamente a estos últimos, tal como se presenta en la Imagen  22.

Esto se debe a que si se aplica una fuerza, se forma un enlace intermolecular, lo que conduce a un aumento de la viscosidad, mientras que si se detiene esta fuerza, se produce la ruptura del enlace, lo que conduce a una disminución de la viscosidad.