Importancia de la Reología en la Industria

1. Importancia de la Reología en la Industria Prof. 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. Movimiento Reología… 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. l = tiempo de relajación del material Libro de los Jueces: “…y las montañas fluirán ante el Señor” Reología… Tiempo de observación: Número de Débora

6. Reología… Magnitud del esfuerzo: Número de Peclet Viscosidad Tasa 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. Tipos de respuestas más sencillos (¡ideales!): Reología… • Viscosa  líquidos • Elástica  sólidos

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

10. Ley de Hooke (1678) Reología… Respuesta elástica

11. Reología… Deformación relativa: Tasa de deformación:

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

13. Origen del comportamiento no-Newtoniano La clave está en la microsestructura del material…

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

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

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

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

18. Se produce la destrucción u orientación o desagregación del material  hvariable Origen del comportamiento no-Newtoniano Mano rápida  Pe > 1

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

20. to: esfuerzo fluencia Origen del comportamiento no-Newtoniano ho h

21. Importancia de la Reología • Prever el comportamiento durante el manejo del material: • Viscosidad • Bombeo, vertido, drenaje, esparcido, mezclado

22. Importancia de la Reología El fluido trepa el eje… efecto de Weissenberg

23. Importancia de la Reología El chorro puede dilatarse…

24. Importancia de la Reología Efecto del sifón sin tubo

25. Algunos valores de g (s-1) Importancia de la Reología • sedimentación de polvo fino 10-6 - 10-4 pinturas, medicamentos • lisaje (debido a la tensión) 10-2 - 10-1 pinturas, tintas • drenaje (gravedad) 10-1 - 101 pinturas, recubrimientos • extrusión 100 - 102 polímeros • masticación 101 - 102 alimentos • agitación-mezclado 101 - 103 líquidos acuosos • flujo en tuberias 100 - 103 líquidos • atomización, brochazo 103 - 104 pinturas, combustibles • molienda de pigmentos 103 - 105 pinturas, tintas • friccionar 104 - 105 cremas, lociones • recubrimiento de alta velocidad 105 - 106 recubrimientos • lubricación 103 - 107 motores de gasolina

26. Importancia de la Reología • Inferir la microestructura del material Herramienta de formulación

27. Importancia de la Reología • Velocidad 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 Industria • Pasta de diente • Pinturas • Lodos de perforación Algunos ejemplos

29. Reología en la Industria Pasta 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 Industria Mala formulación Tiene que ver con ho Tiene que ver con h (es importante textura) Buena formulación

31. Reología en la Industria Lodos de perforación:

32. Reología en la Industria Lodos 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 Industria Pinturas: • Mezclado de los componentes • Estabilidad del producto (shelf life) • Homogeneización del producto • Aplicación con la brocha • Comportamiento en la pared

34. Reología en la Industria Aplicación de pinturas

35. Reología en la Industria El 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 Industria Otras aplicaciones - análisis de la textura: • Crocancia (crunchiness) • Dureza • Friabilidad • “Springiness” • “Gumminess” o masticabilidad • Recuperación estructura (resilience)

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