Laboratorio De Operaciones

LABORATORIO Nº 01
EVALUACION REOLÓGICA DE FLUIDOS

I. INTRODUCCION
La reología tiene que ver con el estudio de la deformación y el flujo de la materia. El comportamiento reológico de los alimentos es muy complejo y a la vez desempeña un papel muy importante en muchos sistemas de proceso.
Las necesidades de conocer la reología en la industria de los alimentos son múltiples. Entre otras sepueden citar:
* Cálculos y diseño en ingeniería de procesos que abarca un gran numero de equipos tales como tuberías, bombas, extrusores, mezcladores, intercambiadores de calor, homogenizadores, calentadores, etc.
* Control de calidad tanto en la línea de producción como del producto final.
* Test de vida útil.
* Evaluación de textura de alimentos para correlacionarlos adatos sensoriales.
* Análisis de las ecuaciones reológicas de estado.
Debido a ello, en las ecuaciones del modelo matemático planteado para las diversas operaciones que forman un determinado proceso, intervienen las constantes reológicas de los fluidos que se procesan y que se deben determinar, generalmente, mediante experimentación en cada caso particular.

1.1. VISCOSIDAD
La viscosidades una propiedad de los líquidos que describe la magnitud de la resistencia por fuerzas de corte en el líquido. Cuando se confina un fluido entre dos placas paralelas de dimensiones infinitas, la influencia de la fuerza de corte se muestra en la figura 1.1. En este escenario, la placa interior se mantiene fija y la fuerza F se aplica sobre la placa superior para producir una velocidad V. Estoresulta en un perfil de velocidades dentro del fluido. La velocidad cerca de la placa fija es cero, en tanto que el líquido cerca de la placa superior se estará moviendo a velocidad V. La fuerza de corte F sobre el área de la placa A tendrá un esfuerzo cortante o de corte . Como la distancia entre la placa es X, el gradiente de velocidad se describe como . Este gradiente es una medida de lavelocidad de deformación o de la velocidad de corte que se esta aplicando al fluido.

Figura 1.1: Flujo laminar en cizalla simple. , donde F es la fuerza que actúa en un área A, V la velocidad y X es la distancia entre las placas, y η el coeficiente de viscosidad o viscosidad Newtoniana.

a. Esfuerzo cortante, σ
Es la fuerza por unidad de área aplicada paralelamente al desplazamiento (cortante).Tiene unidades de fuerza dividido por superficie, en el SI se mide en N m-2. Es homogéneo con la unidad de presión, Pa, aunque hay que recordar que a diferencia de ésta, el esfuerzo cortante es una magnitud vectorial.
El esfuerzo cortante es una magnitud microscópica ya que cambia en cada punto del perfil de velocidades.

b. Velocidad de deformación,
El esfuerzo cortante provoca eldesplazamiento ordenado de los elementos del fluido, que alcanzan unas velocidades relativas estacionarias que denotaremos V(x). La velocidad de corte se define como el gradiente (velocidad espacial de cambio) del perfil de velocidades
La velocidad de corte se mide en tiempo-1. Aunque a menudo sólo se representa una componente, es una magnitud vectorial.

c. Viscosidad aparente, η
Cuando unfluido es ideal, la expresión que describe su comportamiento es la ley de Newton de la viscosidad:
Cuando un fluido es ideal, la expresión que describe su comportamiento es la ley de Newton de la viscosidad:
(1.1)
en la que η es la constante de proporcionalidad, denominada viscosidad. A la vista de esta ecuación puede decirse que la viscosidad es el esfuerzo cortante que se requiere paraoriginar un gradiente de velocidad unidad. De ahí que la viscosidad de un fluido dé idea de la facilidad o dificultad de deformarlo o hacerlo fluir. A mayor viscosidad, mayor dificultad.
Los fluidos Newtonianos son los de comportamiento más sencillo al presentar una viscosidad aparente constante (a T=cte) e independiente des esfuerzo de corte y de la velocidad de corte.

1.2. COMPORTAMIENTO Y...