En la mecánica de fluidos hay varias formas de clasificar a los fluidos, como por ejemplo los fluidos newtonianos y no newtonianos; en la universidad la mayoría de casos estudiados y analizados son de fluidos newtonianos (agua y aire), sin embargo, en la industria también es necesario conocer cómo se comportan los fluidos no newtonianos, sobre todo si vamos a desarrollar una simulación usando herramientas de CFD.
Repasando un poco, un fluido newtoniano es aquel cuya viscosidad no varía respecto al tiempoo también aquellos fluidos cuyo esfuerzo cortante es directamente proporcional respecto a la rapidez de deformación, los ejemplos conocidos por todos, agua y aire.
Recordando un poco:
Los fluidos cuya relación de esfuerzo tangencial o cortante con el gradiente de velocidad es constante son fluidos newtonianos, es decir cumplen la relación anterior.
Los fluidos no newtonianos en cambio, son aquellos cuya viscosidad varía respecto a la temperatura o cuyo esfuerzo cortante no es directamente proporcional respecto a la rapidez de deformación, algunos ejemplos son, la sangre, la pasta de dientes, la leche, relaves, yogurt, mermelada, miel, etc.
Gráfica fluidos no newtonianos
En esta gráfica observarás los diferentes comportamientos que puede tener un fluido no newtoniano y como la relación de esfuerzo y gradiente de velocidad en un fluido newtoniano es lineal.
Una característica importante es que los fluidos no newtonianos no se rigen por las ecuaciones de Navier-Stokes, ¡Cuidado con los modelos de turbulencia!!!
Podemos decir que mientras la mecánica de fluidos analiza en gran medida a los fluidos newtonianos existe una rama más amplia para los fluidos no newtonianos llamada Reología, por esta razón es necesario tener las características de un fluido no newtoniano antes de desarrollar una simulación; y estas características son halladas mediante un ensayo reológico.
¿Complicado?, sí lo es, además debes saber cómo se comporta un determinado fluido no newtoniano, no es lo mismo simular sangre que relave o pasta de dientes.
Te interesará saber que médicos en otros países están desarrollando simulaciones con fluidos newtonianos y no newtonianos, tú dirás: ¿Un médico?!!!, bueno ahora el CFD está de moda, los médicos necesitan desarrollar simulaciones del comportamiento de la sangre en determinados escenarios, o el comportamiento del aire que respiramos, inclusive en algunos casos médicos e ingenieros trabajan juntos en el desarrollo de proyectos, es decir realizan investigación multidisciplinar, puedes descargar esta presentación dada en una conferencia internacional. Descargar, asi como este ejemplo puedes encontrar muchos más en internet.
Aún no terminamos de entender completamente las ecuaciones de Navier-Stokes y ya hablamos de reología, estimados amigos nos queda a todos mucho por aprender y la vida es tan corta …