FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS

Juan Roberto Garay Chuquillanqui

Alumno. Facultad de Ingeniería Civil. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas.
Correo Electrónico: U201711414@upc.edu.pe

Sebastián Saturno Huerta

Alumno. Facultad de Ingeniería Civil. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas.
Correo Electrónico: U201614711@upc.edu.pe

Javier Wilian pino torre

Alumno. Facultad de Ingeniería Civil. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas.
Correo Electrónico: U201420526@upc.edu.pe

Cesar varillas zavaleta

Alumno. Facultad de Ingeniería Civil. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas.
Correo Electrónico: U201322696@upc.edu.pe

Harold Huamani Chirinos

Alumno. Facultad de Ingeniería Civil. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas.
Correo Electrónico: U201620074@upc.edu.pe

RESUMEN

En el presente trabajo se presenta información de carácter informativa. Este trabajo

consiste en definir e identificar las diferencias que existen entre los fluidos
newtonianos y los no newtonianos. El objetivo principal del presente trabajo es que
sirva como herramienta didáctica para diferenciar claramente los fluidos
newtonianos y no newtonianos, ya que para la ingeniería es sumamente importante
conocer la propiedad de viscosidad de un fluido. Cabe mencionar que, en las
asignaturas elementales, se tiene en cuenta para la resolución de problemas que el
fluido es newtoniano. Es decir, se considera una viscosidad constante con respecto
al tiempo. Entre algunos ejemplos podemos a hacer mención al hidrogeno, aceite,
gasolina, agua, alcohol etílico, glicerina, benceno, entre otros fluidos. Sin embargo,
por otro lado, también aparecen los fluidos no newtonianos que son de suma
importancia conocer el comportamiento de estos fluidos. Entre algunos ejemplos
podemos mencionar a la miel, leche, mermelada, mayonesa, soluciones de
polímero, entre otros fluidos.

Palabra clave: Fluidos newtonianos, fluidos no newtonianos, viscosidad.

 ABSTRACT

In this paper, information of an informative nature is presented. This work consists

in defining and identifying the differences that exist between Newtonian and non-
Newtonian fluids. The main objective of this work is to serve as a didactic tool to
clearly differentiate Newtonian and non-Newtonian fluids, since it is extremely
important for engineering to know the viscosity property of a fluid. It should be
mentioned that, in elementary subjects, it is taken into account for the resolution of
problems that the fluid is Newtonian. That is, it is considered a constant viscosity
with respect to time. Among some examples we can mention hydrogen, oil, gasoline,
water, ethyl alcohol, glycerin, benzene, among other fluids. However, on the other
hand, there are also non-Newtonian fluids that are very important to know the
behavior of these fluids. Among some examples we can mention honey, milk, jam,
mayonnaise, polymer solutions, among other fluids.

Keyword: Newtonian fluids, non-Newtonian fluids, viscosity

INTRODUCCION

La viscosidad es una propiedad de los fluidos muy esencial para comprender y

diferenciar a los fluidos newtonianos y no newtonianos, ya que de ella depende gran
parte su clasificación. Para introducir el termino de viscosidad antes debemos tener
en cuenta que es diferente de aplicar un esfuerzo cortante en un sólido que aplicarlo
en un fluido. Debido a que cuando se aplica un esfuerzo cortante en un fluido, este
tiende a oponerse al movimiento. Además, si se le sigue sometiendo a un esfuerzo
cortante el fluido experimentara una velocidad. Por consiguiente, si el esfuerzo
cortante aumenta de igual manera también lo hará la velocidad. Es ahí donde
aparece el concepto de viscosidad, ya que es la que determina la resistencia de los
fluidos durante su movimiento. Por consiguiente, podemos decir que, a una mayor
viscosidad, mayor será la resistencia que opondrá el fluido durante su deformación
o fluidez. Matemáticamente se demuestra la siguiente expresión.

𝑑𝑣 𝐹
𝜏 = 𝜇. =
𝑑𝑧 𝐴
 OBJETIVOS
 El presente trabajo sea de utilidad para aquellos que se inicien en el curso
de mecánica de fluidos.
 Analizar y explicar las diferencias principales entre fluidos newtonianos y no
newtonianos.
 Explicar las características de un fluido no newtoniano mediante el
experimento de almidón de maíz con agua.

FUNDAMENTO TEORICO

El estudio de los fluidos debido a la acción de cargas aplicadas es tema de la

mecánica de fluidos. Sin embargo, cabe mencionar que si nos referimos a la
viscosidad. También se debería estudiar el comportamiento viscoso de los fluidos a
detalle. Para ello esta el campo de la reología (estudia el flujo y la deformación de
los materiales).
 FLUIDOS NEWTONIANOS
Según la ley de la viscosidad de Isaac Newton dice que en movimientos
fluidos laminares existe una relación lineal entre las tensiones tangenciales y
los gradientes de velocidad, siendo la constante de proporcionalidad una
propiedad física del fluido llamada viscosidad dinámica o absoluta µ.

𝑑𝑣
𝜏 = 𝜇.
𝑑𝑧

Aquello fluidos que cumplan la relación matemática mencionados son los

llamados fluidos newtonianos. Por ello podemos decir que en el caso en que
la relación entre el esfuerzo de corte y la rapidez de deformación es lineal, se
dice que el fluido es newtoniano. A continuación, mostraremos algunos
ejemplos de fluidos newtonianos.
 El hidrogeno
 La gasolina
 El mercurio
 El mercurio
 El benceno
 El agua
 La glicerina

 FLUIDOS NO NEWTONIANOS
Los fluidos no newtonianos son aquellos fluidos en donde no se cumple la
ley de viscosidad de Isaac Newton. Es decir, la relación entre tensión y
velocidad de deformación no es proporcional, ya que la viscosidad de este
fluido varía en el tiempo. Es decir, su viscosidad es determinada por la
presión, temperatura. Cabe mencionar que los fluidos no newtonianos son
 parte de una ciencia más amplia llamada Reología. La Reología es la ciencia
que estudia y analiza los fenómenos de flujo y deformación y las propiedades
mecánicas de los gases, líquidos, plásticos y comprende el estudio de las
substancias que "fluyen" pero que su comportamiento no está regido por la
ecuación de la ley de viscosidad de Isaac Newton. A continuación,
mostraremos algunos ejemplos de fluidos no newtonianos.

 Pinturas y barnices.
 Soluciones de polímeros
 Mermeladas y jaleas
 Mayonesa y manteca.
 Dulce de leche y la miel
 Salsas y melazas
 Soluciones de agua con arcillas y carbón
 La sangre humana
 Almidón de maíz con agua (Maicena con agua)

CARACTERISTICAS Y CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS NO NEWTONIANOS

Los fluidos que no siguen la relación de proporcionalidad entre tensiones

tangenciales y velocidades de deformación se los clasifica en 3 grupos:

1. Fluidos no -newtonianos independientes del tiempo

Los fluidos no-newtonianos independientes del tiempo, se caracterizan
porque las tensiones tangenciales dependen únicamente de la velocidad de
deformación, y se representan funcionalmente en tres formas equivalentes:

La gran mayoría de los fluidos no-newtonianos que tienen aplicaciones en

problemas de ingeniería caen dentro de esta categoría, y en ciertos casos
algunos fluidos dependientes del tiempo pueden ser aproximados o
modelizados como fluidos independientes del tiempo. A continuación
representaremos los 4 tipos de fluidos no newtonianos independientes del
tiempo.
2. Fluidos newtonianos dependientes del tiempo

Existen otro tipo de fluidos que son más complejos que los vistos y cuya
viscosidad aparente depende no solo de la velocidad de deformación γ ,
sino también del tiempo durante el cual actúa la tensión tangencial τ . Se los
clasifica en dos grupos principales:
 Fluidos tixotrópicos
 Fluidos reopecticos

3. Fluidos viscoelásticos
Los materiales viscoelásticos exhiben propiedades elásticas y viscosas, y el
más simple es aquel que desde el punto de vista de la viscosidad se comporta
como newtoniano, y en lo referente a su elasticidad sigue a la ley de Hooke.
Para estos materiales le velocidad e deformación se expresa:
EXPERIMENTO DEL ALMIDON DE MAIZ CON AGUA (FLUIDO NO-
NEWTONIANO)

Ingredientes
 Harina fina de maíz (maicena)
 Agua
 1 recipiente de plástico grande
 1 cuchara
Procedimiento
1. Añade una cantidad generosa de maicena en el recipiente de plástico.
2. Echa agua poco a poco en el recipiente y remueve la mezcla con una cuchara
hasta que vaya adquiriendo una textura viscosa. También puedes removerla
con las manos.
3. Para comprobar que se ha alcanzado la textura idónea, sólo hay que dar un
golpe seco con la cuchara y observar que la mezcla se mantiene en estado
sólido. En cambio, si se introduce la cuchara poco a poco, la mezcla se
comporta como un líquido.
4. Llegados a este punto, puedes jugar con la mezcla en tus manos y observar
sus diferentes comportamientos. Por ejemplo, puedes moldearla
rápidamente y darle forma de bola mientras se mantiene sólida. Sin embargo,
cuando pares observarás que la mezcla se deshace entre tus dedos como si
se tratara de un líquido cualquiera.

Observaciones
La mezcla de agua y maicena da lugar a un fluido no newtoniano, es decir,
su viscosidad varía dependiendo de la presión que le apliquemos. Esta es la
razón por la que cuando le aplicamos mucha presión, el fluido se comporta
como un sólido, pero cuando le aplicamos poca, lo hace como un líquido.
 METODOLOGÍA UTILIZADA

Se utilizo varios artículos científicos en formato PDF relacionados con el curso de

mecánica de fluidos. Estas se detallan en la bibliografía correspondiente.

RESULTADOS ALCANZADOS
 Se logro definir claramente a los fluidos newtonianos y no newtonianos y
entender su importancia.
 Se logro diferenciar las principales diferencias entre fluidos newtonianos y
no newtonianos de manera clara.
 Se explico mediante un experimento como se comporta un fluido no
newtoniano como el experimento realizado de almidón de maíz con agua.
Donde se logró observar como el fluido no newtoniano depende su
comportamiento de la fuerza aplicada. Es decir, al aplicarle una fuerza al
fluido esta actúa como un sólido. Pero si quitamos la fuerza el fluido actúa
como líquido.
 Se identifico que los fluidos no newtonianos tienen y tendrán un gran aporte
para la investigación, ingeniería y tecnología.

CONCLUSIONES

 El presente trabajo muestra una definición y una diferencia entre los fluidos
newtonianos y no newtonianos que permitirá desarrollar una mayor claridad
sobre el tema y pueda ser útil para quienes ejerzan una práctica de
laboratorio relacionado con la dinámica de fluidos. Además, se espera que
los lectores del presente trabajo adquieran un mayor panorama sobre la
viscosidad dinámica y cinemática, ya que es muy importante para la
clasificación de los fluidos.
 Se analizaron las principales diferencias de fluidos newtonianos y no
newtonianos. En donde podemos concluir que un fluido newtoniano es aquel
donde su viscosidad permanece constante con respecto al tiempo. Mientras
que en un fluido no newtoniano su viscosidad varia con respecto al tiempo.
 En los fluidos no newtonianos la viscosidad es definida por la presión,
temperatura. Un ejemplo lo podemos observar en el experimento del almidón
de maíz con agua. En donde podemos observar que al aplicarle una fuerza
el fluido tiene características de un sólido, pero es solo momentáneo, ya que
si se retira la fuerza el fluido actúa como un líquido.
 A mayores fuerzas de cohesión entre las moléculas, hay una mayor
viscosidad.
 Los fluidos no newtonianos son capaces de absorber los impactos y esto
hace que tenga diversas aplicaciones.
 En los fluidos newtonianos la viscosidad permanece constante
independientemente de la fuerza o tensión ejercida sobre él.
 En los fluidos no newtonianos se observo que la viscosidad de un fluido
aumenta espectacularmente ante una fuerza externa aplicada.
 Por ultimo las recientes investigaciones sobre los fluidos no newtoniano
manifiestan estos fluidos tienen una gran importancia para las futuras
investigaciones y su importancia en la ingeniería.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 Ibarrola, E. L. (2009). Introducción a los fluidos no newtonianos. Cátedra de Mecánica de
fluidos. UnCor.

 Sánchez, G., Vial, C., & Moraga, N. (2002). Estudio de fluidos no newtonianos con los
métodos de volúmenes y elementos finitos. Revista Facultad de Ingeniería-Universidad de
Tarapacá, 10, 23-34.

 Mott, R. L. (2006). Mecanica de Fluidos 6/e. Pearson educación.

 Gardea-Villegas, H. (2008). Dos propuestas para el proyecto del bombeo de fluidos no

newtonianos. Caso de los lodos residuales de plantas de tratamiento de aguas
negras. Ingeniería, investigación y tecnología, 9(2), 87-97.