TIPOS DE VISCOSIDAD EN LOS LIQUIDOS by veD51N22

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									UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE
FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS GEOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS GEOLÓGICAS




              TIPOS DE VISCOSIDAD
                EN LOS MAGMAS




                        REQUERIDO: PETROGRAFIA IGNEA Y
                                   METAMORFICA.
                        PROFESOR : IVAN SOTO.
                        ALUMNO   : JORGE ANDRONICO.




           ANTOFAGASTA 10 DE SEPTIEMBRE DEL 2002
                   TIPOS DE VISCOSIDAD EN LOS LIQUIDOS

        La viscosidad es una medida de la consistencia de una sustancia. Para la
geología, en cambio, es la reflexión de la resistencia interna a fluir que tiene una
sustancia cuando se le aplica un stress de cizalle. En fluidos puros esta resistencia a fluir
es esencialmente causada por una cohesión. En magmas esto se complica por la
presencia de sólidos y burbujas de gas (McBirney & Murase 1984). Además los
procesos de ascensión y liberación de presión, cristalización, enfriamiento y
desgasificación aseguran que la viscosidad de todos los magmas cambie durante su
historia. La consideración de la viscosidad de los magmas es importante afecta la
movilidad y forma de la desfragmentación, coherentemente con lavas extruidas, y
porque puede afectar a la tasa de vesiculación, un factor significante en un tiempo
cuando una erupción y una fragmentación explosiva son inminentes.
        Para definir la viscosidad cuantitativamente, primero se necesita considerar la
reología de los fluidos. Algunos fluidos, tales como el aire y el agua, fluirán cuando un
stress de cizalle infinitesimal es aplicado, y estos son llamados Fluidos Newtonianos.
Para los fluidos Newtonianos la relación entre el stress de cizalle y la tasa de strain
(tasa de deformación) es linear (Fig. 1). Solo algo muy fluido, un magma a alta
temperatura y baja concentración de cristales se comporta como fluido Newtoniano. Las
sustancias No-Newtonianas (llamadas también sustancias Seudo-plásticas) son aquellas
en las cuales la relación entre stress de cizalle y tasa de strain es variable (Fig. 1), o en
la cual el Yield Strength (máxima resistencia que soporta un material antes de
deformarse) puede ser excedido, después de que las relaciones entre el stress de cizalle
y tasa de strain podrían ser lineales o no-lineales (Fig. 1). Sustancias para las cuales un
Yield Strength inicial puede ser excedido y después de que la relación entre stress de
cizalle y tasa de strain es lineal son llamados Sustancias Bingham (Fig.1).




                      Fig. 1.- Curvas de flujo para una sustancia de Bingham,
                               una seudo-plástica y dos Newtonianas.
        La viscosidad de una sustancia puede ser cuantitativamente definida como la
razón del stress de cizalle y la tasa de strain. Para un cubo de goma por ejemplo (Fig.2),
si un stress de cizalle  es aplicado, la viscosidad de la goma, , esta dada por:

                                          =   ddt

para lo cual la unidad es Pascal (10 Poise).




                 Fig. 2.- Distorsión de un cubo de goma al aplicarle un stress, mg.



        Para fluidos que en la práctica no se miden por ddt. Un parámetro mas práctico
para medir es el gradiente de velocidad vertical, du/dy, inducido por la aplicación de un
stress de cizalle,  (= F/A), a la placa superior de dos placas de área igual y conocida
(A) las cuales confinan un fluido (Fig. 3).




                      Fig. 3.- Representación diagramática de los parámetros
                          usados para definir la viscosidad en un líquido
       La viscosidad del fluido puede ser escrita como:

                                        =   dudy

      Esta ecuación es válida para fluidos Newtonianos puros, esta última ecuación
también puede se escrita como:

                                      = o +  (du/dy)n

donde  es el stress de cizalle total y o es el stress requerido para el fluido inicial ( = el
Yield Strength de una sustancia Bingham). Para sustancias Newtonianas puras o = 0 y
n = 1; para materiales seudo-plásticos o = 0 y n  1; y para sustancias Bingham o (=
yield strength) teniendo un valor finito y n = 1. El stress de cizalle y el yield strengthde
los materiales son usualmente expresados en Nm-2; la tasa de strain es expresada s-1.
        MacDonald resumió un número de mediciones de flujos de lava. Sin embargo,
casi todas estas asumían una reología Newtoniana. En muchos de estos casos, y en
trabajos subsecuentes, las viscosidades de las lavas han sido calculadas a partir de la
ecuación de Jeffreys:

                                      = gδ sin αd2 / nV

donde  es la viscosidad, g la aceleración debida a la gravedad, δ la densidad, α el
ángulo de la pendiente del terreno, d el espesor del flujo, n = 3 para flujos anchos o 4
para flujos delgados y V es la velocidad del flujo.
        Mediciones mas recientes hechas en laboratorio y en campo han indicado que a
temperaturas sub-liquidus, lavas y fundidos ígneos comunes generalmente tienen una
reología no-Newtoniana (Robson 1967, Shaw et al. 1968, Shaw 1969, Murase &
McBirney 1973, Pinkerton & Sparks 1978, McBirney & Noyes 1979, McBirney &
Murase 1984). Este comportamiento es debido a la presencia de cristales dispersos y
burbujas de gas, y posiblemente debido al desarrollo de unidades estructurales
moleculares en un fundido silicatado. A temperaturas supra-liquidus la reología
Newtoniana es aplicable.
        Asumiendo un comportamiento Newtoniano, viscosidades aparentemente bajas
(Fig.1) son calculadas por la ecuación de Jeffreys para flujos moviéndose muy rápido.
Para una lava no-Newtoniana, a la cual se dice seudo-plástica, esta viscosidad aparente
decrece con el incremento de la tasa de strain (Fig.1). De esta manera, una lava
moviéndose rápido aparentaría ser menos viscosa o mas fluida que cuando se mueve
mas lentamente.
        Por último, los factores que controlan la viscosidad de los magmas son la
presión, la temperatura, el contenido de volátiles (especialmente el contenido de agua
disuelta), la composición química, el contenido de cristales y el contenido de burbujas.
                            BIBLIOGRAFÍA

   Best, M.G. Igneous and Metamorphic Petrology. Freeman & Co. N. York, San
    Francisco, 1982.
   Cas, R.A.F. y Wright, J.V. Volcanic Successions. Modern and Ancient. A
    geological approach to processes, products and successions. Unwin Hyman,
    London, 1988.

								
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