PK-CM-111-JA Líquido no Newtoniano

Parte de nuestra vida cotidiana está ligada a los líquidos o los fluidos como el agua, café o refresco que tomamos, en los aceites, vinagres y aderezos que utilizamos en la cocina, los productos de limpieza personal y para el hogar, y hasta lo que se utiliza en medicamentos y exámenes de laboratorio, incluso los fluidos de nuestro propio cuerpo como la sangre, la saliva, etc., pero alguna vez se han preguntado sobre las teorías científicas, características y propiedades de estos.
La materia puede presentarse en tres estados distintos: sólido, líquido y gaseoso. Un mismo material puede adoptar más de uno de estos estados si cambiamos por ejemplo su temperatura como el agua se convierte en hielo si la enfriamos y en vapor si la calentamos.
En esta investigación se tratará de comprender y analizar que un líquido no newtoniano tiene una viscosidad que varía en función de la fuerza o tensión que se le aplica. En reposo, se comporta como un fluido normal, pero cuando se le somete a una fuerza, aumenta su viscosidad y puede llegar a comportarse como un sólido. Los fluidos no newtonianos tienen aplicaciones en diversas industrias, como la alimentaria, la cosmética, la farmacéutica y la ingeniería.

Part of our daily life is linked to liquids or fluids such as water, coffee or soda that we drink, in the oils vinegars or dressings that we use in the kitchen personal and household cleaning products, and even what is used in medicines and laboratory test, even the fluids of our own body such as blood, saliva, etc., but have you ever wondered about the scientific theories, characteristics and properties of these.
Matter can occur in three different states: solid, liquid and gaseous. The same material can adopt more than one of these states if we change, for example,, its temperatura, as water turns to ice if we cool it and steam if we heat it.
In this research, we will try to understand and analyze that a Non-Newtonian liquid has a viscosity that varies depending on the force or tension applied to it. At rest, it behaves like a normal fluid, but when subjected to a force, it increases its viscosity and can behave like a solid.
Non-Newtonian fluids have applications in various industries, such as food, cosmetics, pharmaceuticals and engineering.

Nopa tlamantli ueli mochiua ipan eyi tlamantli: chikauak, atl uan gas. Nopa sanse tlamantli uelis kiselis miak tlen ni estados tla tijpatlasej itonal, kej se neskayotl, kej atl mokuepa hielo tla tijseuiaj uan mokuepa vapor tla tijtotoniaj.
Ni tlatemolistli kiyejyekos kikuamachilis uan kiyejyekos tlen se atl tlen ax newtoniano kipia se viscosidad tlen mopatla ika nopa chikaualistli o tensión tlen kitlaliliaj. Kema moseuia, mochiua keja se atl tlen uejkapantik, pero kemaj kitlaliliaj se chikaualistli, iueyitilis momiakilia uan ueli mochiua keja se tlamantli tlen chikauak. Nopa atl tlen ax newtoniano kipiaj aplicaciones ipan miak tlamantli tekitl kej tlakuali, tlachijchiuali, pajtli uan ingeniería.
La materia puede presentarse en tres estados distintos: solido, líquido y gaseoso. Un mismo material puede adoptar más de uno de estos estados si cambiamos por ejemplo su temperatura como el agua se convierte en hielo si la enfriamos y en vapor si la calentamos.
En esta investigación se tratará de comprender y analizar que un líquido no newtoniano tiene una viscosidad que varía en función de la fuerza o tensión que se le aplica. En reposo, se comporta como un fluido normal, pero cuando se le somete a una fuerza, aumenta su viscosidad y puede llegar a comportarse como un sólido. Los fluidos no newtonianos tienen aplicaciones en diversas industrias, como la alimentaria, la cosmética, la farmacéutica y la ingeniería.

Como se muestra en esta investigación la rama de física que se encarga del estudio de los principios físicos que regulan los movimientos de los fluidos en la reología, específicamente en este trabajo se explicará la mecánica de los fluidos no newtonianos los cuales son de una aplicación muy importante en diferentes industrias, nos relacionamos con los conceptos de viscosidad, fuerza cortante y mostraremos con nuestro experimento que cuando al fluido no se le aplica fuerza la materia es líquida a diferencia de cuando aplicamos mucha fuerza este actúa como un sólido.

Elegimos este tema porque queremos entender, cuando se aplica fuerza y tacto suave la masa la materia responde de manera diferente.

Su viscosidad varia, es decir no tiene un valor definido y constante, Esto se debe a que su viscosidad depende de la temperatura o de la tensión cortante que se le aplique.

Si las moléculas chocan al ocupar fuerza, hacen una reacción química, entonces eso hace que se vuelva duro o sólido.

Conocer la razón del comportamiento de los fluidos no newtonianos al aplicarles fuerzas diferentes.

Entender las propiedades del fluido no newtoniano al aplicar fuerza.

al conocer el comportamiento y propiedades de los fluidos no newtonianos se podrá utilizar en aplicaciones en diferentes industrias que ayuden a no contaminar o que los procesos realizados no sean agresivos para el medio ambiente de acuerdo con nuestra agenda 20-30 este trabajo de investigación forma parte de objetivo una calidad de educación.

Definición de fluido: es una porción de materia que se deforma constantemente a medida que se le aplica un esfuerzo, por pequeño que este sea; a diferencia de un sólido que requiere un esfuerzo considerable para deformarse en forma finita o no continua.
El científico británico Issac Newton fue un sabio multidisciplinar estudio óptica, matemáticas, astronomía, gravedad y muchas otras áreas. Descubrió que muchos líquidos, como el agua, fluyen de la misma forma, no importa la presión a la que se someten. Si golpeas el agua o la haces girar con rapidez, la viscosidad del agua, es decir, lo ligera o pegajosa que sea su consistencia, no cambia.
Los fluidos newtonianos fueron llamados así debido al físico británico Issac Newton, quien estableció una relación constitutiva en la cual el esfuerzo de corte es directamente proporcional a la velocidad de deformación. Este tipo de fluidos se caracterizan por tener una viscosidad constante la cual solo se puede ver afectada por los cambios de temperatura y de presión.
La Ley de viscosidad de Newton es un principio fundamental que describe el comportamiento de los fluidos viscosos, como los líquidos y los gases fue enunciada en el siglo XVII y ha sido una herramienta invaluable para comprender y aplicar los conceptos de la viscosidad en diversas áreas de la ciencia y la ingeniería y establece que la fuerza de corte ejercida sobre un fluido viscoso es proporcional gradiente de velocidad y el área de contacto. En términos más simples, es la ley que rige la relación entre la fuerza que se requiere para hacer fluir un fluido y su viscosidad.
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad, todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento, ya que cuando el fluido está en reposo, la superficie permanece plana.
El esfuerzo cortante es el que resulta de aplicar dos fuerzas paralelamente y en sentido contrario a una superficie, es una fuerza que tiende a cortar o deslizar las partes de un material.

Algunos de los líquidos más comunes con los que interactuamos cada día, como el agua, la leche o el aceite se comportan de esta manera. Pero hay otros que no, y esos son los que conocemos como fluidos no newtonianos. Su particularidad es que su viscosidad varía dependiendo de la presión que se aplique sobre ellos, aunque puede cambiar de varias formas distintas.
La salsa cátsup, por citar otra sustancia cotidiana, es un fluido no newtoniano. Cuando está dentro de un bote y en reposo, es espeso y cuesta que salga por la apertura, pero si se agita, su viscosidad disminuye, se hace más liquida. Lo mismo ocurre con un yogur o con el suavizante para el cabello, son líquidos de viscosidad muy alta, pero que solo necesitan aplicar una fuerza suficiente para contrarrestar la fricción interna que los mantiene en este estado, su viscosidad disminuye.
Los fluidos no newtonianos son líquidos complejos que no siguen la ley de viscosidad de Newton. Su viscosidad cambia con la velocidad de corte o la tensión aplicada.
A diferencia de los fluidos newtonianos que mantienen una viscosidad constante, los fluidos no newtonianos exhiben una viscosidad variable este comportamiento resulta de sus complejas estructuras moleculares o partículas en suspensión.
La Reología es la rama de la mecánica de fluidos encargada del estudio y el análisis del comportamiento de los fluidos y las propiedades mecánicas de sustancias que son capaces de fluir pero que su comportamiento no está controlado por las propiedades que rigen a los fluidos Newtonianos.
Los fluidos no newtonianos se comportan de manera diferente al aplicarse un esfuerzo cortante sobre estos, donde su resistencia a fluir varia respecto a la magnitud del esfuerzo y la duración en que se aplica es por esta razón que este tipo de fluidos no tiene un valor constante de viscosidad y por ende no obedecen a la Ley de viscosidad de Newton.

Características de los fluidos no newtonianos:
● Es una sustancia de consistencia homogénea.
● Tiene resistencia a fluir
● Los líquidos tienen la capacidad de variar dependiendo de la tensión que se le aplica.
● No tienen un valor de viscosidad definido o que sea constante.
● Cuando estos líquidos se encuentran en estado de reposo se comportan como un líquido y cuando se les aplica una fuerza aumentan su viscosidad.
● La viscosidad de los fluidos no newtonianos depende totalmente del tiempo.

Los fluidos no newtonianos se clasifican de la siguiente manera:
Comportamiento Pseudoplástico: estos fluidos se caracterizan por tener una alta viscosidad, la cual disminuye rápidamente al aumentar el esfuerzo sobre el fluido, algunos ejemplos son las pinturas, la mayonesa, el asfalto y la sangre.
Comportamiento dilatante: estos fluidos se caracterizan por tener una baja viscosidad, la cual aumenta conforme aumenta la velocidad de los esfuerzos aplicados sobre estos. Los fluidos dilatantes son poco comunes de manera cotidiana, un ejemplo de un fluido de estas características seria la mezcla de fécula de maíz con agua, la cual, al ser expuesta a una alta rapidez de corte, aumenta su viscosidad.
Comportamiento Viscoplástico: este tipo de fluidos se caracterizan por su comportamiento, el cual es similar al de un sólido hasta que se le aplica una fuerza la cual excede su esfuerzo de cedencia y comienza a fluir, en este momento se presenta una relación lineal entre el esfuerzo y la deformación. Algunos ejemplos con las características de un fluido plástico son la pasta dental, pomadas, grasas.

1. Se presenta la lista de materiales

● Fécula de maíz
● Agua
● Colorante

2. Se vierte la fécula de maíz en un recipiente para empezar la mezcla.

3. Se va incorporando poco a poco el agua y el colorante a la fécula de maíz para lograr la consistencia del fluido no newtoniano.

4. Se empieza a realizar la mezcla de los tres componentes hasta obtener el fluido no newtoniano.

5. Se obtiene la mezcla del fluido no newtoniano.

El resultado que se obtuvo después de nuestra investigación y de nuestro experimento es que cuando se apretaba con las manos el líquido (aplicaba fuerza), este se comportaba como un sólido, en cuando se dejaba de aplicar esta fuerza el fluido caía como un líquido.


Análisis de datos y discusión:
Al realizar la etapa experimental pudimos comprobar que la viscosidad del material que ocupamos cambia cuando este es manipulado y depende mucho de la fuerza que se aplique. Cambiando su estado de sólido a líquido.

Futuras líneas de investigación: estas investigaciones sobre los fluidos no newtonianos pueden ayudar en la aplicación de diversas industrias como la alimentaria, la farmacéutica y la ingeniería para el beneficio de la sociedad y del medio ambiente.
Hoy con la fase #3 de la NOM-051-SCFI/SSA1-2010 que es la Norma Oficial Mexicana que establece los requisitos de etiquetado para alimentos y bebidas no alcohólicas, lo que obliga a la industria en reducir sus ingredientes que son dañinos para la salud, por lo tanto, una futura de línea de investigación sería la relación directa de los fluidos no newtonianos en la industria de Salsas listas para consumir que no necesitan refrigeración con el fin de conseguir que el etiquetado no contenga sellos, es decir, etiqueta limpia.

De acuerdo con nuestra investigación se comprobó que la maicena forma un fluido no newtoniano que se comporta como un sólido bajo presión fuerte y como un líquido con menor presión, demostrando que su viscosidad depende la fuerza aplicada y que cuando se le aplica una fuerza mayor cambia sus propiedades y se comporta como un sólido.
Comprender el comportamiento de los fluidos no newtonianos permite el diseño de materiales y sistemas que aprovechan sus propiedades únicas en diferentes ámbitos.

1. Ibarrola, E. L. (2009). Introducción a los fluidos no newtonianos. Cátedra de Mecánica de los Fluidos-UNCor.
2. Hernández, S., Alarcón, P., Vaquero, A., & Collado, S. (2019). Fluido no newtoniano. Ingenia Materiales, (1), 29-32.
3. Hernández M. (2023) Obtención de modelo para un fluido no newtoniano. Facultad de ingeniería Universidad Nacional Autónoma de México, 10-30.
4. Bird, R. B., Armstrong, R. C., Hassager, O. (1987). Volume 1: Fluid Mechanics. Dinámica de los líquidos poliméricos. Wiley-Interscience.
5.https://www.fiq.unl.edu.ar/culturacientifica/extension-fiq/fluidos-no-newtonianos/
6. Norma Oficial Mexicana (2025). https://www.dof.gob.mx/normasOficiales/4010/seeco11_C/seeco11_C.htm
7. ¿Masa Liquida a sólida? (2025). https://www.ingekids.com/experimento-fluido-no-newtoniano-ninos-oobleck/