LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD

Muchas veces se nos complica entender la ley de newton de la viscosidad, esto como parte de la materia de fenómenos de transporte que se estudia en la ingeniería química.

En este post ofrezco mi interpretación así como información tomada de nuestra biblia de los fenómenos de transporte el libro Bird.

Consideremos que tenemos un fluido por ejemplo, agua,al cual lo tenemos contenido dentro de dos grandes láminas planas , paralelas ,  por ejemplo alguna lámina de aluminio.El área de estas láminas la llamaremos A.

Estas dos láminas están separadas por una distancia muy pequeña a la cual llamaremos Y, Por lo que si imaginamos este diagrama sería algo más o menos así:

Supongamos que inicialmente este sistema esta inicialmente en reposo(no se mueve) pero al cabo de un tiempo el cual lo denotaremos como t=0, la lámina inferior comienza a moverse con velocidad constante V , en dirección del eje X( o sea hacia la derecha) .

A medida que transcurre el tiempo el fluido gana cantidad de movimiento y finalmente se establece un perfil de velocidad en régimen estacionario.Esto significa que la velocidad comienza a distribuirse en todo el sistema.

Una vez alcanzado dicho estado estacionario de movimiento, es preciso aplicar una fuerza constante F, para conservar el movimiento de la lámina inferior, esta fuerza viene dada por la siguiente expresión :

Es decir la fuerza pro unidad de área es proporcional a la disminución de la velocidad con la distancia Y.

La constante de proporcionalidad  µ es la viscosidad del fluido.Es conveniente expresar F/A como el esfuerzo cortante :

Ya que se ejerce en la dirección de X sobre la superficie del fluido,situada en una distancia constante Y,y en el componente X del vector de velocidad del fluido.

Es decir la fuerza de cizalla(también conocido como esfuerzo cortante) por unidad de área es proporcional al gradiente negativo de la velocidad local.

En las inmediaciones de la superficie que se mueve,donde Y=0, el fluido adquiere cierta cantidad de movimiento, en la dirección del eje X. Este fluido comunica a su vez parte de su cantidad de movimiento a la capa adyacente del líquido, dando lugar a que el fluido se mantenga en movimiento en la dirección X.

Por tanto hay una trasmisión de cantidad de movimiento X a través del fluido en la dirección Y y por consiguiente  surge un nuevo termino: 

El cual se interpreta como la densidad de flujo viscoso de cantidad de movimiento X en la dirección Y.

Se deduce que la densidad de flujo viscoso de cantidad de movimiento  sigue la dirección del gradiente negativo de velocidades.La cantidad de movimiento va cuesta abajo: desciende de una región de velocidad alta a otra región de velocidad baja.

Donde el termino 

se le conoce como la velocidad de deformación.

VISCOSIDAD Y MECANISMOS DEL TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO

Un poco de fenómenos de transporte, definiciones  simples de :

Viscosidad :Es la propiedad física que caracteriza la resistencia al flujo de los fluidos.La viscosidad varia con la temperatura.

Esfuerzo: Aquella fuerza que puede deformar o romper un objeto.

Esfuerzo cortante:  Se conoce como el que resulta de aplicar dos fuerzas paralelamente a una superficie y en un sentido contrario de esta forma se puede dividir a un objeto en dos partes, cotidianamente se aplican esfuerzos sobre papel , ejercidos mediante tijeras , no siempre se pretende seccionar o cortar , pero el esfierzo cortante si tiende a deformar el objeto sobre el cual se aplica.

Ley de Newton de la viscosidad: El esfuerzo cortante o fuerza de cizalla por unidad de área es proporcional al gradiente negativo de la velocidad local o la disminucion de la velocidad V con la distancia Y. 

Los fluidos que cumplen con esta ley se llaman Fluidos Newtonianos.

Velocidad de deformación: Mide el cambio de deformación respecto al tiempo, para situaciones uniaxiales es la derivada temporal de la deformación longitudinal ,mientras que para situaciones tridimensionales se representa por un tensor de segundo grado.

Al desarrollarse por unidad de tensión de  corte es constante, es decir para un determinado valor del esfuerzo cortante el fluido experimentara una velocidad de deformación constante, cuya magnitud depende intrínsecamente del tipo de fluido.

ACERCA DE LOS PROYECTOS QUE EL INGENIERO QUÍMICO REALIZA.

Un proyecto es un conjunto de acciones que se planifica a fin de conseguir una meta previamente establecida para lo que se cuenta con una cierta cantidad de recursos.

Un proyecto tiene las siguientes fases:

La planificación : es el periodo en el que se establecen los objetivos y el modo en como se llevaron a cabo las acciones para lograr cumplirlos, se establecen los roles de cada integrante , así como todo lo relacionado con los recursos con los que se dispone y la manera en que estos son utilizados.

La ejecución : se realizan las acciones y tareas planeadas y representa la ejecución misma del proyecto .

Entrega o puesta en marcha: se debe cumplir en tiempo y forma que se estipuló en la fase de planificación,se concreta con la entrega de la obra al cliente.

La ingeniería de proyectos...

Permite el paso de la concepción técnica inicial a una realidad física industrial , optimiza la realización del proyecto en menor tiempo, al menor  costo , con la mayor calidad y aprovechamiento de recursos.

Representa un buen estudio de mercado hasta la propuesta final para empezar la construcción y finalmente la puesta en servicio comprende un plan básico de diseño a través de un estudio económico que es el que finalmente muestra la viabilidad del proyecto.

Un proyecto es siempre multidisciplinario ya que intervienen profesionistas de diversas índoles que contribuyen a formar el trabajo.

El desarrollo de la ingeniería está constituido por:

a) El desarrollo de la idea

b) Recopilación de datos  

c) Análisis y evolución preliminar de alternativas (Es de alto riesgo porque se requiere de un buen juicio)

d) Estudio económico 

e) Conclusiones y recomendaciones

La administración de proyectos: Constituye una  herramienta muy poderosa en los negocios ya que permite focalizar las acciones y estrategias de las organizaciones contribuyendo a la maximización de sus beneficios optimizando sus recursos.

Cada proyecto tiene un ciclo de vida: definición, planeación, ejecución y entrega.