Es normal pensar que todo fluido se comportará siempre como tal, pero ocurre que hay fluidos que pueden comportarse de manera extraña, como si bajo determinadas condiciones no lo fuesen. Esto es lo que sucede con los fluidos no newtonianos, que tienden a presentar variaciones en su viscosidad en función de la temperatura o presión a que están expuestos en un determinado momento.
Esta condición hace que los fluidos no newtonianos no tengan un valor de viscosidad constante, incluso pueden tornarse duros como una roca al aplicarles una determinada presión pero, sin embargo, no se trata de fluidos especiales creados para funciones especiales. Por lo general, son líquidos y soluciones que se pueden obtener de forma común y sencilla.
Una definición necesaria
Para comprender la naturaleza y las propiedades de los fluidos no newtonianos es necesario tener claridad sobre lo que es un fluido:
Una sustancia formada por moléculas, entre las cuales existe una fuerza de atracción sumamente débil.
Debido a ello la estructura de unión de sus moléculas tiene poca consistencia, permitiéndoles cambiar de forma sin que sobre ellos actúen fuerzas que tiendan a devolverlos a su forma original.
Esta característica es esencial debido a la diferencia que establece entre los fluidos y los sólidos deformables, ya que los fluidos no vuelven a su forma inicial, por ello lo que define a los fluidos es su estado físico, más que sus propiedades químicas, siendo sus características más resaltantes el ser compresibles y deformables, pero además tienen una característica singular: son viscosos.
La viscosidad es una propiedad única de los fluidos en movimiento que ofrece resistencia a la deformación causada por fuerzas tangenciales. Esta propiedad se produce por la escasa cohesión de las moléculas que componen el fluido, esto permite que a menor viscosidad la fuerza de roce del fluido sea menor, es decir, con una viscosidad cero, este fluido no generaría fricción.
Rompiendo la ley de viscosidad de Newton
Newton, al plantear la ley de la viscosidad consideraba que los líquidos tenían una viscosidad constante. No obstante, hay algunos líquidos o fluidos que con cumplen con esta característica, no tienen una viscosidad definida y constante, y de ahí que se denominen como fluidos no newtonianos.
Al ejercer una presión sobre este tipo de fluidos, o al variar la temperatura, tienden a tomar características más parecidas a las de los sólidos, incluso bajo determinadas condiciones un fluido no newtoniano puede ser tomado con los dedos como cualquier objeto sólido. En cambio, al variar las condiciones se convertirá nuevamente en un fluido.
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Veamos un ejemplo, al colocar tierra en un recipiente con agua formamos barro, si introducimos la mano en esta mezcla y aplicamos cierta presión desplazamos el agua formando en nuestra mano una masa dura, si dejamos de ejercer tal presión, las moléculas del agua ocuparán nuevamente este espacio y el fluido retomará a su condición original, es decir su textura líquida.
Esto sucede de igual forma con la harina de maíz, el ketchup, las gelatinas y las soluciones azucaradas (que tengan gran concentración de azúcar), así como con muchos otros fluidos.
Algunos tipos comunes de fluidos no newtonianos
Existe una gran variedad de fluidos no newtonianos, entre ellos encontramos:
Dependientes del tiempo de mezcla:
- Fluidos tixotrópicos: la principal característica de estos fluidos es que su grado de viscosidad disminuye al aumentar el tiempo de agitación. Dentro de los fluidos tixotrópicos encontramos las mieles, las gelatinas y diversos tipos de salsas.
- Fluidos reopécticos: la viscosidad de este tipo de fluido no newtoniano aumenta con el tiempo de agitación, es decir se comportan en forma opuesta a los fluidos tixotrópicos, las claras de huevo son el mejor ejemplo de este tipo de fluidos.
Independientes del tiempo de mezcla:
- Plásticos Bingham: se caracterizan por permanecer rígidos mientras el esfuerzo no supera su punto de cedencia, luego se comportan como un fluido no newtoniano, los encontramos presentes en la industria en diferentes emulsiones como las pinturas.
- Fluidos dilatantes: se caracterizan por aumentar su viscosidad conforma aumenta la velocidad de mezclado. Deben ser mezclados con equipos de potencia y resistencia adecuada, debido a que al aumentar su consistencia pueden pueden dañar algunos componentes de la mezcladora. Se recomienda utilizar una mezcladora de paletas. Entre este tipo de fluidos encontramos los chocolates y las harinas de maíz.
- Pseudoplásticos: se caracterizan por disminuir su viscosidad conforme aumenta la velocidad de mezclado, no obstante a altas velocidades la viscosidad tiende a hacerse constante. Entre este tipo de fluidos encontramos las salsas de mostaza, la pulpa de papel y los jugos de frutas.
- Viscoelásticos: poseen una combinación de propiedades viscosas y elásticas originadas por la existencia de moléculas alargadas y flexibles en el líquido o por la presencia de sólidos dispersos Un ejemplo de este tipo de fluidos son los helados, las natas y la masa de panadería.
