reologia

1.1 ¿Qué es Reología?

El termino reología fue inventado por el profesor Bingham Lafayette. Significa “el estudio de la deformación y el comportamiento del flujo de la materia”. “La reologia es la ciencia que estudia la relación entre el esfuerzo y la de deformación a través de relaciones matemáticas constitutivas reológicas del estado”. La reología, o ciencia de la deformación de la materia,se ocupa preferentemente de la deformación de los cuerpos aparentemente continuos y coherentes. También de la fricción entre solidos, del flujo de polvos e incluso de la reducción a partículas.
1) Existe cierta relación entre el tamaño y forma molecular de las sustancias en disolución y su viscosidad, así como entre el grado de entrecruzamiento de los polímeros y su elasticidad.
2) En laindustria se efectúan con frecuencia medidas reológicas sobre las materias primas y los productos en elaboración que son de gran utilidad para el control de los procesos.
3) Ayuda al diseño de las máquinas; es preciso que tolvas, tuberías y bombas se adecuen a las características de los productos con los que van a ser utilizadas.

1.2 Dificultades de las valoraciones reológicas

Existen dosobstáculos esenciales en la clasificación reológica. El primero está constituido por la enorme diversidad de materiales existentes. ¿Cómo se pueden clasificar reológiacamente productos tan diversos como, en el campo de los alimentos, la leche, la mayonesa, la miga de pan y la hierbabuena?
El segundo deriva del distinto comportamiento que cualquier producto ofrece al variar las condiciones en que seobserva.
Que un cuerpo se comporte como sólido o como un líquido depende de la magnitud de la fuerza que se le aplique.
Índice de Débora se define como el tiempo de relajación entre el tiempo de observación o tiempo de proceso. Cuanto mayor sea el índice de Débora, más tendrá el producto a parecer un sólido, y cuanto más pequeño más se parecerá a un líquido.
La vida cotidiana cualquier sustanciapuede exhibir todo tipo de propiedades reológicas y comportarse como un sólido y como un líquido, aunque siempre predomine uno de estos tipos de comportamiento. El número de Débora se expresa de acuerdo a la siguiente ecuación:



Donde es el tiempo característico del material y es el tiempo característico del proceso. Si el tiempo del proceso es muy grande o si el tiempo delmaterial es muy pequeño, se trata de un flujo. El caso contrario, si el tiempo del material es mayor que el tiempo de proceso, se trata de un sólido.
El sólido de Hooke al igual que el líquido de Newton constituye auténticos límites del comportamiento reológico.
Combinando estos dos modelos reológicos, se obtienen otros intermedios: el modelo de Bingham, por ejemplo, que presenta un plástico idealy los de Maxwell y Kelvin-Voigt que presenta el líquido y el sólido viscoelástico respectivamente.


1.3 Fuerza y deformación

a) Fuerza, esfuerzo y tensión
Una fuerza F se define en términos de su capacidad de producir una aceleración, pero también es un agente capaz de deformar un cuerpo.
La tensión se puede explicar mediante un cilindro de un material sólido, que es estirado en ladirección de su eje por una fuerza que tracciona. El cilindro se encontraba entonces en tensión o compresión, está en un estado de tensión que en este caso era uniforme en toda su masa. Al alargarse, el cilindro se contrae lateralmente, se estrecha, cambia su forma.
Tracción F/A
Cilindro extendido en estado de tensiónTracción F/A
El estado de tensión es un fenómeno tridimensional; su descripción más simple es la anterior, pero puede demostrarse la existencia de los componentes de tensión en todas las direcciones.

b) Deformación y deformación relativa

Los materiales se deforman cuando sobre...