1 Importancia de la Reología en la IndustriaProf. María Isabel Briceño Fenómenos Avanzados

2 Reología… Disciplina científica que estudia el movimiento y la deformación de la materia cuando es sometida a un esfuerzo.

3 Reología… Movimiento Rheos “Todo fluye (panta rheis)”… ¡eventualmente!

4 Reología… El flujo de un material depende de la magnitud del esfuerzo aplicado y y del tiempo de observación…

5 Reología… Tiempo de observación: Número de DéboraLibro de los Jueces: “…y las montañas fluirán ante el Señor” l = tiempo de relajación del material

6 Reología… Magnitud del esfuerzo: Número de Peclet ViscosidadTasa de deformación Longitud característica Energía térmica

7 Reología… El tipo de respuesta (o deformación) también depende del material Agua: l muy pequeño (10-12 s) Vidrio: l muy grande Corteza terrestre: l infinito

8 Reología… Tipos de respuestas más sencillos (¡ideales!):Viscosa  líquidos Elástica  sólidos

9 Reología… F V Respuesta viscosa Ley de Newton (1687) y

10 Reología… Respuesta elástica Ley de Hooke (1678)

11 Reología… Deformación relativa: Tasa de deformación:

12 Reología… Comportamiento no-Newtoniano Líquido viscoso (o Newtoniano)Sólido elástico (o Hookeano) Reofluidizante Viscoplástico Reoespesante Tixotrópico Comportamiento no-Newtoniano

13 Origen del comportamiento no-NewtonianoLa clave está en la microsestructura del material…

14 Origen del comportamiento no-NewtonianoEn ausencia de movimiento Movimiento en la dirección Orientación Extensión Deformación Desagregación

15 Origen del comportamiento no-NewtonianoPor ejemplo, para una emulsión cuyas gotas tienen un radio promedio R…

16 Origen del comportamiento no-NewtonianoMano lenta  Pe << 1 El comportamiento es independiente de lo que haga el observador  viscosidad constante  ho

17 Origen del comportamiento no-NewtonianoMano no tan lenta  Pe < 1 Las acciones del observador empiezan a tener efecto  el material empieza a ceder

18 Origen del comportamiento no-NewtonianoMano rápida  Pe > 1 Se produce la destrucción u orientación o desagregación del material  h variable

19 Origen del comportamiento no-NewtonianoMano muy rápida  Pe > 1 La respuesta es proporcional al esfuerzo y la viscosidad es constante  h

20 Origen del comportamiento no-Newtonianoho h to: esfuerzo fluencia

21 Importancia de la ReologíaPrever el comportamiento durante el manejo del material: Viscosidad Bombeo, vertido, drenaje, esparcido, mezclado

22 Importancia de la ReologíaEl fluido trepa el eje… efecto de Weissenberg

23 Importancia de la ReologíaEl chorro puede dilatarse…

24 Importancia de la ReologíaEfecto del sifón sin tubo

25 Importancia de la ReologíaAlgunos valores de g (s-1) sedimentación de polvo fino pinturas, medicamentos lisaje (debido a la tensión) pinturas, tintas drenaje (gravedad) pinturas, recubrimientos extrusión polímeros masticación alimentos agitación-mezclado líquidos acuosos flujo en tuberias líquidos atomización, brochazo pinturas, combustibles molienda de pigmentos pinturas, tintas friccionar cremas, lociones recubrimiento de alta velocidad recubrimientos lubricación motores de gasolina

26 Importancia de la ReologíaInferir la microestructura del material Herramienta de formulación

27 Importancia de la ReologíaVelocidad de liberación de algún principio activo Comportamiento en tejidos: velocidad difusión Textura Capacidad de suspensión y estabilización Lubricación Recubrimiento de superficies ¿Por qué interesarse por la microestructura?

28 Reología en la IndustriaPasta de diente Pinturas Lodos de perforación Algunos ejemplos

29 Reología en la IndustriaPasta de diente: Mezclado de los componentes Estabilidad del producto Vertido en tubos Vertido en cepillo Comportamiento sobre el cepillo Acción de lubricación y leve abrasión Fluidos similares: mayonesa, salsa de tomate, lava.

30 Reología en la IndustriaMala formulación Tiene que ver con ho Tiene que ver con h (es importante textura) Buena formulación

31 Reología en la IndustriaLodos de perforación:

32 Reología en la IndustriaLodos de perforación: Mezclado de los componentes Estabilidad del producto Tránsito por bombas Tránsito tubos a alta velocidad Acción de lubricación y enfriamiento mecha Tránsito tubos a baja velocidad

33 Reología en la IndustriaPinturas: Mezclado de los componentes Estabilidad del producto (shelf life) Homogeneización del producto Aplicación con la brocha Comportamiento en la pared

34 Reología en la IndustriaAplicación de pinturas

35 Reología en la IndustriaEl comportamiento de la pasta de diente, los lodos de perforación y pinturas depende del tipo y cohesión de la microestructura y de cómo evoluciona con la deformación y el esfuerzo.

36 Reología en la IndustriaOtras aplicaciones - análisis de la textura: Crocancia (crunchiness) Dureza Friabilidad “Springiness” “Gumminess” o masticabilidad Recuperación estructura (resilience)

37 Reología en la IndustriaImportancia de la textura: Determina la percepción sensorial del alimento, cosmético, etc. Determina la facilidad de tragar un alimento