Antecedentes Reologicos

ANTECEDENTES Reología: es la ciencia que estudia el flujo de los cuerpos cuando se someten a la acción de una fuerza externa (mecánicas). En términos generales la reología juega un papel importante en el control de calidad, en la optimización de procesos, en la formulación de productos y en forma eventual en modificaciones en la formulación del producto.1 Fluido: sustancia que presenta lapropiedad de que una porción de la misma puede desplazarse respecto a otra, esto es, puede fluir, de manera espontánea dentro de los recipientes que los contienen, venciendo las fuerzas de atracción entre las moléculas que originan una resistencia interna a este desplazamiento relativo. Existen diferentes tipos de fluido la cuales son: Fluidos Newtonianos Este fluido también es llamado independiente deltiempo. La ley de la viscosidad de Newton establece que “el esfuerzo de corte por unidad de área es proporcional al gradiente negativo de la velocidad local”. La representación del esfuerzo de cizalla, en función de la velocidad de cizalla es una línea recta.
σ (Pa)

Figura 1. FLUIDO NEWTONIANO

γ (s-1)

Para decidir si un fluido es newtoniano o no, bastaría con observar gráficamente larepresentación del coeficiente de viscosidad con respecto a la velocidad de corte, y si resulta una constante, estamos hablando entonces de un modelo que describe un comportamiento newtoniano.2
η= (Pa·s)

γ (s-1) Figura 2. FLUIDO NEWTONIANO

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Lapasin y Princel. 1995 MÜLLER. “PRINCIPIOS DE REOLOGIA 1987”.

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Fluidos no newtonianos. Cuando un fluido no sigue el comportamientodescrito por la ecuación de la ley de Newton de la viscosidad, se trata de un fluido que presenta un comportamiento no newtoniano. Por lo que se dice que no es constante la relación entre esfuerzo de corte σ (Pa) y velocidad de corte γ (s-1), es decir la viscosidad no es constante además de que las propiedades del flujo están influenciadas por la velocidad de corte. Alguno de ellos se pueden comportarcomo: • Pseudoplastico o adelgazante a la cizalla. La curva de esfuerzo cortante contra velocidad de corte es convexa con respecto al eje de esfuerzo cortante este muestra una disminución de la viscosidad con el corte. • Dilatante o espesante al corte. La curva de esfuerzo cortante contra velocidad de corte es cóncava con respecto al eje del esfuerzo cortante. Este fluido se hace mas espeso y laviscosidad aumenta con el corte. • Plástico tipo Casson. Si el fluido tiene una curva de esfuerzo de cadencia y esfuerzo cortante contra velocidad de corte convexa respecto al eje de corte, entonces el fluido se conoce como plástico tipo Casson. • Fluidos con comportamiento de la ley de la potencia (espesante a la cizalla y fluidificante a la cizalla): También llamados fluidos “Ostwald-Waele”. Laviscosidad aparente depende de la velocidad y el esfuerzo de corte aplicado. En los sistemas espesante a al cizalla (dilatantes) y fluidificante a la cizalla (pseudoplasticos) la relación en función del esfuerzo de corte σ y de velocidad de corte γ no esta expresada por una línea recta, pero es única. A cada valor de esfuerzo de corte, le corresponde un solo valor de la velocidad de corte por estarazón la grafica se puede describir matemáticamente de la siguiente forma: σ = K γn Donde K y n son constantes, K ha sido denominada como índice de consistencia y n como índice de comportamiento de flujo. Es importan te hacer notar que el modelo de la ley de la potencia solo es valido para un intervalo medido. La ecuación no permite la extrapolación grafico, K y n no tienen basas físicas, son unapura descripción matemática de una grafica experimental.3 • Modelo plástico de Bingham. Estos requieren de un esfuerzo de corte inicial antes de que empiece el flujo. Una vez que empieza el flujo se tiene una pendiente inicial de la curva en la grafica de esfuerzo de corte en función de la velocidad de corte, lo cual indica una viscosidad aparente constante.4

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MÜLLER, 1983. Mott, 1996....