Fluido no newtoniano

Muchas personas han escuchado hablar en algún momento de Isaac Newton. Este famoso científico se caracterizó por desarrollar muchas teorías científicas en el área de las matemáticas y la física. Isaac Newton describió cómo se comportan los líquidos o fluidos normales y también realizó una serie de observaciones de los flujos que tienen una viscosidad o un flujo constante. Esto significa que el comportamiento de flujo o viscosidad solo cambia con los cambios de temperatura o presión. Normalmente, los líquidos toman la forma del recipiente donde se vierten son conocidos con el nombre de fluidos newtonianos o líquidos normales. Pero no todos los fluidos que observamos siguen esta regla. Llamamos a estos entonces líquidos extraños o fluidos no newtonianos.

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Fluido newtoniano

¿Qué es un fluido no newtoniano?

Un fluido no newtoniano es una sustancia de composición homogénea que sufre deformaciones de forma continua en el tiempo en el que se le aplica una tensión o fuerza, sin importar la magnitud de la misma, es una sustancia que no tiene una forma propia y que adopta la del recipiente que la contiene.

Los fluidos no newtonianos cambian su viscosidad o comportamiento de flujo cuando se encuentra bajo algún tipo de estrés. Si se aplica una fuerza a esos fluidos, por ejemplo, si los golpeas, los agitas o si saltas sobre ellos, la aplicación repentina de este tipo de fuerza o estrés puede hacer que se vuelvan más gruesos y actúen como un sólido, o en algunos casos resulta en un comportamiento opuesto y pueden volverse más veloces de lo que eran antes. En el momento en que se elimine la tensión que se ha ejercido sobre ellos, los fluidos volverán a su estado anterior.

Características del fluido no newtoniano

Las principales características de un fluido no newtoniano son las siguientes.

• Es una sustancia de consistencia homogénea.
• Tiene resistencia a fluir.
• Los líquidos tienen la capacidad de variar dependiendo de la tensión que se le aplica.
• No tienen un valor de viscosidad definido o que sea constante.
• Cuando estos líquidos se encuentran en estado de reposo se comportan como un líquido y cuando se les aplica una fuerza aumentan su viscosidad.
• La viscosidad de los fluidos no newtonianos depende totalmente del tiempo.

Usos de los fluidos no newtonianos

Se ha propuesto el uso de los fluidos no newtonianos para rellenar los baches que podemos encontrar en las carreteras y así lograr solucionar el problema de forma parcial. Esto porque estas sustancias tienen la peculiaridad y capacidad de variar su viscosidad dependiendo de las diferentes condiciones a las que se expongan, como la temperatura o el esfuerzo al que se somete. Una de las ventajas de esta idea es que se puede ser de acción rápida para tapar los baches, pues simplemente se debe de vaciar el fluido en el hueco para taparlo.

El kevlar ha sido la elección principal para crear chalecos antibalas durante las últimas décadas, pero eso puede llegar a su fin, pues se ha demostrado que esta protección tendría más efectos si se realizara con fluidos no newtonianos a prueba de balas. Esto sucede porque los fluidos no newtonianos tienen la asombrosa capacidad de lograr cambiar su viscosidad dependiendo de la tensión superficial que se aplique sobre ellos.

Clasificación de los fluidos no newtonianos

Fluidos no newtonianos independientes del tiempo: Este tipo de fluido no newtoniano se subdivide a su vez en dos grupos: los que tienen umbral y los que no tienen umbral. Cuando hablamos de umbral nos referimos a la necesidad mínima de valor de esfuerzo cortante que tienen estos fluidos para lograr ponerse en movimiento, por lo tanto, tiene una viscosidad que a cualquier tensión de corte no varía con el tiempo. Los fluidos no newtonianos sin esfuerzo umbral se dividen en varios grupos: los pseudoplásticos que se caracterizan por presentar una viscosidad que disminuye con el aumento de la velocidad de deformación por lo que su esfuerzo cortante también se verá afectada; los dilatantes que son las suspensiones en las cuales la viscosidad aumenta con el incremento de la velocidad que tienen de deformación por el esfuerzo. Los fluidos no newtonianos con esfuerzo umbral pueden ser también de diferentes clases, por ejemplo, los plásticos ideales que se caracterizan principalmente porque permanecen en una forma rígida o sólida hasta que se excede el esfuerzo de deformación. También encontramos los fluidos tixotrópicos y reopécticos.

Viscosidad del fluido no newtoniano

La viscosidad de los fluidos no newtonianos es el tipo de viscosidad que puede llegar a variar con la temperatura y con la presión, pero no lo hace por medio de la variación de la velocidad.

Temperatura

En los fluidos no newtonianos, la temperatura es la encargada de hacer variaciones en la viscosidad de los fluidos.

Cómo hacer un fluido no newtoniano

Un ejemplo sencillo de realizar y que no es tóxico se puede hacer cuando añadimos una taza de Maicena en una taza con agua. La maicena debe de irse añadiendo poco a poco en el agua, en pequeñas proporciones y se va mezclando lentamente. Cuando la mezcla se acerca a la concentración crítica típica de un fluido no newtoniano es cuando las propiedades de este fluido se hacen evidentes. La aplicación de una fuerza por medio de una cuchara hace que el fluido se comporte de forma más parecida a un sólido que a un líquido. Si se deja en reposo recupera su comportamiento como líquido.

Ejemplos

• Jabones y pasta de dientes.
• Alimentos como la mantequilla, queso, mermelada, la salsa de tomate, mayonesa, caramelo masticable y yogur.
• Sustancias que podemos encontrar en la naturaleza como el magma y la lava.
• Fluidos biológicos como la sangre, la saliva, la mucosa y el líquido sinovial.
• Lodo y cemento.