Fluido de colores (Fuente: Danella Sarmiento)

¿Qué es un fluido no newtoniano? Tras este nombre se esconden una gran cantidad de líquidos comunes que no se comportan como líquidos en ciertas circunstancias.

 

Las cosas son como son. Un líquido, por tanto, siempre es un líquido. ¿Verdad? Pero, ¿qué ocurre si de pronto comienza a comportarse de una manera extraña, como si no fuese lo que es? Esto es precisamente lo que ocurre con los llamados fluidos no newtonianos. Un fluido no newtoniano es aquél cuya viscosidad varía con la temperatura o la tensión cortante que se le aplica. Como resultado, estos fluidos tan especiales no tiene un valor de viscosidad definido y constante. Y todo esto se traduce en un fluido que se vuelve duro como una piedra cuando el aplicamos la más mínima presión. Pero no hablamos de sofisticados líquidos creados en un laboratorio, no. Los fluidos no newtonianos son mucho más comunes de lo que nos imaginamos.

 

Empezando por el principio

Para comprender los fluidos no newtonianos primero hay que entender qué es un fluido. Que no es otra cosa que una sustancia entre cuyas moléculas sólo existe una fuerza de atracción muy débil. La estructura que forma la unión de sus moléculas resulta poco consistente. Por eso los fluidos pueden cambiar de forma sin que aparezcan fuerzas que tiendan a devolverlo a su forma original. Esto es muy importante ya que es la principal diferencia entre un fluido y un sólido deformable, el cual no vuelve a su forma primera. Por tanto, no importa la naturaleza química sino el estado físico, que es lo que define un fluido en realidad. Los gases y líquidos, por ejemplo, son fluidos. Por su naturaleza poseen ciertas características únicas entre las sustancias. Por ejemplo, todos los fluidos son compresibles, se pueden comprimir. También son infinitamente deformables ya que las fuerzas que cohesionan sus moléculas son muy débiles; y no “recuerdan” la forma. Pero existe una propiedad única, que es la verdadera protagonista en este tipo de fluidos: la viscosidad.

¿Y qué es la viscosidad? Ésta es una propiedad de los fluidos que se opone a que sean deformados tangencialmente, es decir, por fuerzas tangenciales a la posición del fluido. Las viscosidad se debe principalmente a la fuerza de cohesión de las moléculas, que ya hemos dicho que era floja. La viscosidad sólo se pone de manifiesto en los fluidos en movimiento y se puede imaginar como si el fluido estuviera hecho de infinitas capas, una encima de otra. Es la resistencia que ejercen estas capas a moverse lo que conocemos como viscosidad. Y gracias a la viscosidad los fluidos poseen características distintivas y únicas. Si la viscosidad fuera 0, estaríamos ante un fluido “ideal”, un súper-fluido que no generaría fricción. Pero en este caso no nos encontramos ante un súper-fluido, ni mucho menos.

 

Fluido no newtoniano (Fuente: Fluidos y Termodinámica)

Fluido no newtoniano (Fuente: Fluidos y Termodinámica)

 

Qué son los fluidos no newtonianos

Como hemos explicado, un fluido no newtoniano es aquél cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante que se le aplica. Por tanto, no tiene un valor de viscosidad definido y constante, y no se comportan como fluidos (normalmente líquidos) comunes. Su nombre proviene del hecho de que no cumplen con la ley de Newton sobre la viscosidad debido, precisamente, a que esta ley considera al líquido con una viscosidad constante. Al contrario, al ejercer presión o cambiar la temperatura, estos fluidos se parecen más a sólidos que a los líquidos. Así, un fluido no newtoniano puede ser recogido con los dedos como si de un objeto sólido se tratase. Sin embargo, al dejar de ejercer esta presión se convierte, de nuevo, en un fluido líquido, escurriéndose en las manos.

Lo que ocurre es que la mezcla del fluido, lo que contiene, sea homogéneo o no, cambia la interacción que ejerce con otras sustancias del líquido en el momento en el que aplicamos presión. Así, con la harina de maíz de casa, por ejemplo, lo que tenemos es una mezcla de almidón y fibras vegetales que interactúan entre sí, desplazando al agua y creando una "malla" dura. Pero al dejar de ejercer la presión, las moléculas de agua vuelven a su sitio y el fluido alcanza de nuevo su textura líquida. Además de la harina de maíz, entre los líquidos no newtonianos comunes encontramos la pintura, el ketchup, las soluciones saturadas en azucar la gelatina o el barro, entre muchos otros.

 

Piscina de fluido no newtoniano (Fuente: El Confidencial)

Piscina de fluido no newtoniano (Fuente: El Confidencial)

 

La utilidad de los líquidos que no son líquidos

A día de hoy se investigan este tipo de fluidos para todo tipo de aplicaciones. Por ejemplo, los fluidos no newtonianos pueden usarse para fabricar chalecos antibalas. Estos fluidos son capaces de absorber la energía del impacto de un proyectil a alta velocidad; pero permanecen flexibles si no hay impacto. Otro uso interesante es el de este fluido para reparar los baches mediante un fluido que cambiaría su viscosidad y se volvería duro con la temperatura o con la tensión que ejercen los coches sobre el agujero. Otra variante útil de estos fluidos no newtonianos consistiría en utilizar las propiedades especiales de estos fluidos en prendas de vestir protectoras: cascos, rodilleras, codos, por ejemplo. Estos protectores serían capaces de moverse dinámicamente y ser muy livianos al tiempo que se endurecen en caso de recibir un golpe. Las aplicaciones o la investigación de estos fluidos está limitada solo por el ingenio de los científicos que trabajan con ellos.

 

 

 

 

Más sobre este tema:

Fluidos newtonianos

Leyes de Newton

 

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