Hornos

Introducción a la Reología
por Lic. Hugo De Notta  (Ucar Emulsion Systems)
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La reología se define como la ciencia que estudia la deformación y el flujo de la materia. Esto escomo un material responde a fuerza. Por ejemplo, la miel podrá fluir a través del orificio de un embudo de vidrio, mientras esto no ocurrirá con la mayonesa. Sin embargo la mayonesa es mucho más fácil de esparcirsobre una rodaja de pan que la miel.
La reología provee las herramientas para entender estos comportamientos diferentes. La figura siguiente muestra un fluido sometido a una deformación simple entre dos platos paralelos. El plato inferior es estacionario, mientras que el plato superior se mueve a una velocidad v como consecuencia de una fuerza F aplicada al mismo. 

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El movimiento del platoestablece un gradiente de velocidad en el fluido. Esta geometría puede ser usada para definir algunos parámetros reológicos tales como:

Esfuerzo de corte ó cizalla ( τ )
Se define como la fuerza por unidad de área necesaria para alcanzar una dada deformación. Las unidades de esta magnitud son Dinas / cm2 

τ = F (Fuerza) = DINA
        A(Area)       cm2

Velocidad de Corte ó Cizalla ( γ)
Se define como el cambio de velocidad v a través de la distancia h entre los dos platos. Las unidades son 1/segundo. La velocidad de corte se incrementa a medida que la velocidad del plato superior aumenta y la distancia entre los dos platos se hace más pequeña 
       
γ =  dv =   cm/s = s -1
       dh        cm

El fluido entre los platos resiste el movimiento del plato superior y estaresistencia al flujo es determinada por la viscosidad del fluido (η).

Viscosidad (η)

Se define como la relación entre el esfuerzo de corte aplicado y la velocidad de corte adoptada por el fluido. La viscosidad en el sistema de unidades cgs se expresa en Poise.

η (viscosidad) = τ (Esfuerzo de corte)   = Poise ó Pas
                             γ (Velocidad de corte)

Existen dos tiposdiferentes de comportamientos Reológicos bien marcados:

Fluidos Newtonianos y Fluidos No Newtonianos.

En el primero la viscosidad es constante independientemente del esfuerzo de corte al cual se somete el fluido. y en el segundo la viscosidad depende del esfuerzo de corte aplicado. Un gráfico de esfuerzo de corte ó viscosidad en función de la velocidad de corte se conoce como reograma. Elreograma para un fluido Newtoniano es una línea recta cuya pendiente es la Viscosidad. La mayoría de los materiales con alguna significancia industrial son no Newtonianos. Hay varios tipos de comportamientos no Newtoniano.

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Flujo Dilatante: La viscosidad aumenta a medida que aumenta el esfuerzo de corte al cual es sometido el fluido.

Flujo Pseudoplástico: La viscosidad disminuye amedida que aumenta el esfuerzo de corte sobre el fluido.

Flujo de Bingham ó Plástico:  El producto presenta un valor umbral de esfuerzo de corte (τy ), el cual es necesario sobrepasar para que el fluido se ponga en movimiento.

Es necesario definir el concepto de Viscosidad aparente (ηap ): Esto se ejemplifica en la figura donde se ve que a medida que la velocidad de corte aumenta, lapendiente de la línea de viscosidad aparente disminuye indicando una disminución en la misma

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La figura muestra un gráfico de logaritmo de la viscosidad aparente en función del logaritmo de la velocidad de corte para un material pseudoplástico. Si este gráfico da una línea recta el material se denomina un fluido que responde a la denominada power law

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La pendiente nos da el índicede shear thinning (n ) del fluido. En gran medida la razón para un comportamiento no newtoniano se debe a la presencia de partículas en la formulación de pintura. La figura muestra el flujo de una partícula sometida a un esfuerzo de corte. El campo de corte generado en el fluido establece un gradiente de velocidad a través de la partícula. Sin embargo siendo rígida la partícula puede moverse a...