REOLOGÍA Y FLUJO DE FLUIDOS.

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1 REOLOGÍA Y FLUJO DE FLUIDOS.
UNIDAD II. REOLOGÍA Y FLUJO DE FLUIDOS.

2 HISTORIA: Desde el punto de vista histórico el origen de la Reología se fija en la segunda mitad del siglo XVII, época en la que Robert Hooke e Isaac Newton dieron a conocer sus ideas acerca del sólido elástico y del fluido viscoso ideales, respectivamente. En su libro la “Verdadera teoría de la Elasticidad”, Hooke propone: “Si se dobla la tensión, se dobla la deformación.

3 Nueve años después, Isaac Newton publicó en “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” una hipótesis asociada al estado simple del corte: “La resistencia derivada de la falta de deslizamiento de las partes de un líquido, es proporcional a la velocidad con que se separan unas de otras dentro de él”.

4 Esta necesidad de deslizamiento es lo que ahora se denomina “Viscosidad”, sinónimo de fricción interna. Dicha viscosidad es una medida de la resistencia a fluir.

5 El término Reología fue sugerido en 1929 por Eugene Cook Bingham para definir la rama de la Física que tiene por objeto el conocimiento de la deformación o flujo de la materia.

6 2.1 IMPORTANCIA Y DEFINICIÓN DE LA REOLOGÍA DE ALIMENTOS.
La Reología es la ciencia del flujo, que estudia la deformación de un cuerpo sometido a esfuerzos externos. Su estudio es esencial en muchas industrias, incluyendo, por ejemplo:

7 las de plásticos. Pinturas. alimentación. tintas de impresión. detergentes. o aceites lubricantes etc.

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9 La Reología moderna, además de los comportamientos elástico y viscoso, estudia también sistemas complejos que presentan simultáneamente propiedades elásticas y viscosas, es decir, sustancias viscoelásticas.

10 El comportamiento de flujo también puede denominarse comportamiento reológico, cuando dicho, los materiales se evalúan acorde a los parámetros de la reología.

11 Las reología tiene varios usos en la práctica, dependiendo del objetivo del
estudio de cada tipo de material. En tal sentido pueden distinguirse dos objetivos principales: .

12 1. Predecir el comportamiento macroscópico del fluido bajo condiciones de proceso para lo cual, se hace uso de las relaciones constitutivas y de las funciones materiales.

13 2. Estudiar de manera indirecta la microestructura del fluido y evaluar el efecto de varios factores sobre dicha microestructura.

14 ¿EN QUE INDUSTRIAS SE APLICA LA REOLOGÍA?
a) Producción de medicamentos: se estudia su estabilidad química, su tiempo de caducidad y su facilidad de extrusión, entre otras. b) Caracterización de elastómeros y de polímeros tipo PVC. c) Estabilidad de emulsiones y suspensiones.

15 d) Caracterización de gasolinas y otros tipos de hidrocarburos.
e) Caracterización de metales (en situaciones de elevada temperatura), y de cristales líquidos. f) Control de sustancias que sean transportadas a lo largo de un recipiente cilíndrico.

16 g) Estudio del magma en vulcanología:
Cuanto más fluido sea el magma más tendencia va a tener el volcán a que provoque una erupción. h) Control de calidad de los alimentos: Este control se realiza en la propia línea de producción. Es determinante para la aceptación de productos como: patatas fritas, cereales, quesos, yogures, dulces, chocolates, cremas, etc.

17 i) Estudio de la textura y consistencia de productos alimenticios: dichas propiedades son muy importantes a la hora de que un producto sea del agrado del consumidor. j) Producción de pegamentos: El estudio de su plasticidad, de la forma de fluir dentro del recipiente que lo contiene, etc.

18 k) Producción de pinturas: una pintura debe ser esparcida de forma fácil pero sin que escurra.
l) Producción de productos cosméticos y de higiene corporal: la duración de una laca sobre el pelo, la distribución de la pasta de dientes por toda la boca, la forma de cómo se esparce una crema, etc.

19 Todas estas características se estudian con la reología para obtener la mayor
eficacia del producto.

20 Varias son las razones para determinar las propiedades reologícas de alimentos. Son básicas en la ingeniería de procesos para el diseño de plantas, en el cálculo de requerimientos de bombeo, para establecer las dimensiones de tuberías y válvulas, para realizar mezclas.

21 Además se utilizan en el cálculo de operaciones básicas con transferencia de calor, masa y cantidad de movimiento.

22 También se aprovechan para control instrumental de calidad del material crudo previo al procesamiento, de productos intermedios durante la manufactura y de los productos finales después de la producción.

23 Sirven para evaluar la calidad preferida por el consumidor por medio de correlaciones entre las medidas reologicas y pruebas sensoriales.

24 Permiten elucidar la estructura o composición de alimentos y analizar los cambios estructurales que ocurren durante un proceso.

25 2.2 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre si por fuerzas cohesivas débiles y/o las paredes de un recipiente; el término engloba a los líquidos y los gases.

26 se caracterizan por cambiar de forma sin que existan fuerzas restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual constituye la principal diferencia con un sólido deformable).

27 Los fluidos están conformados por los líquidos y los gases, siendo los gases mucho menos viscosos (casi fluidos ideales).

28 Newtonianos. No newtonianos. Líquidos. Gases.
Los fluidos se pueden clasificar de acuerdo a diferentes características que presentan, en: Newtonianos. No newtonianos. O también en: Líquidos. Gases. Incluso el plasma puede llegar a modelarse como un fluido, aunque este contenga cargas eléctricas.

29 Propiedades primarias o termodinámicas.
Presión. Densidad. Temperatura. Energía interna. Entalpía. Entropía. Calor específico.

30 Presión. La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa. Es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:

31 Densidad. En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

32 Temperatura. La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio, frío, que puede ser medida específicamente, con un termómetro.

33 Energía interna. En física, la energía interna (U) de un sistema intenta ser un reflejo de la energía a escala microscópica. Más concretamente, es la suma de:

34 la energía cinética interna, es decir, de las sumas de las energías cinéticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de la energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades.

35 Entalpía. Es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. Usualmente la entalpía se mide, dentro del Sistema Internacional de Unidades, en joules.

36 Entropía. En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que permite, mediante cálculo, determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo.

37 Calor específico.. Es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. Se le representa con la letra (minúscula).

38 Propiedades secundarias.
Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos. Viscosidad.

39 Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.

40 En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento.

41 Fuentes consultadas. C:Documents\Fluido - Wikipedia, la enciclopedia libre.mht. ©2006 JSR e- books Cali, Valle, Colombia Diseño de cubierta: Juan Sebastián Ramírez Reservados todos los derechos Categoría: ingeniería de alimentos Publicado en Colombia, Suramérica Pdf. ITESCAM ,MCT-1008,Flujo de Fluidos Reologia, PDF

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