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Un fluido se define como una sustancia que se deformacontinuamente bajo la aplicacin de esfuerzos cortantes.

Las caractersticas reolgicas de un fluido son uno de los

criterios esenciales en el desarrollo de productos en elmbito industrial. Frecuentemente, stas determinan laspropiedades funcionales de algunas sustancias eintervienen durante el control de calidad, los tratamientos(comportamiento mecnico), el diseo de operaciones

bsicas como bombeo, mezclado y envasado,almacenamiento y estabilidad fsica, e incluso en elmomento del consumo (textura).

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Las propiedades reolgicas se definen a partirde la relacin existente entre fuerza o sistemade fuerzas externas y su respuesta, ya sea

como deformacin o flujo. Todo fluido se vadeformar en mayor o menor medida alsometerse a un sistema de fuerzas externas.Dicho sistema de fuerzas se representamatemticamente mediante el esfuerzo cortantexy , mientras que la respuesta dinmica delfluido se cuantifica mediante la velocidad dedeformacin D.

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Como ejemplo se puede poner un elemento de fluidoentre dos placas paralelas infinitas, donde la placasuperior se mueve a una velocidad constante u bajo lainfluencia de una fuerza aplicada Fx . La placa inferiorpermanece esttica (Figura 1). El movimiento de la placasuperior da lugar a un gradiente de velocidad en el fluido.Esta geometra puede ser usada para definir unparmetro reolgico fundamental, el esfuerzo cortante ode cizalladura. Dicho esfuerzo se define como la fuerza

por unidad de rea necesaria para alcanzar unadeformacin dada, viniendo reflejado en la siguienteexpresin:

x y A

x xF

A

d F

d A=

=

l i m

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donde Ay es el rea del elemento defluido en contacto con la placa. Las

unidades del esfuerzo cortante son mPa. Hay que buscar una alternativa para

obtener el esfuerzo cortante de forma que

sea medible fcilmente.

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Figura 1: Detalle del movimiento

del fluido.

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Durante un intervalo de tiempo t el elemento defluido se deforma desde la posicin inicial M a laposicin M (de P a P), variando un ciertongulo .Con la deformacin aparece unacierta velocidad, denominada velocidad dedeformacin. Se define como el cambio develocidad entre las dos placas, y su expresin

es: D = limt->0(/t) = (d/dt)

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Sustituyendo este ltimo trmino por otro mejor mediblese puede calcular el esfuerzo cortante de una formasencilla. Para ello, se puede ver en la figura que ladistancia l entre los puntos M y M es:

l= ut siendo u la velocidad de la placa superior y t el tiempo

que tarda el fluido en deformarse de M a M.De maneraalternativa para ngulos pequeos se ve que:

l = y Igualando ambas expresiones se obtiene: /t = u/y

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A continuacin se toman lmites a amboslados y se llega a la siguiente ecuacin:

d/dt =du/dy= D Por lo tanto, el elemento de fluido de la

figura , cuando se somete a un esfuerzo

cortante dFx/dAy experimenta unavelocidad de deformacin dada pordu/dy.

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TIPOS DE FLUIDOS

Existen 3 tipos de fluidos [4]: NEWTONIANOS (proporcionalidad entre el esfuerzo

cortante y la velocidad de deformacin). NO NEWTONIANOS(no hay proporcionalidad entre el

esfuerzo cortante y la velocidad de deformacin) VISCOELSTICOS (se comportan como lquidos y

slidos, presentando propiedades de ambos).

La relacin entre el esfuerzo cortante aplicado y lavelocidad viene dada por la ecuacin:

x y

d u

d t= .

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(Ley de viscosidad de Newton) siendo: xy = esfuerzo cortante (mPa)

= viscosidad dinmica del fluido (mPas) du/dy = velocidad de deformacin del fluido

(s-1) = D (estas unidades son las ms utilizadas

en reologa)

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Un esquema conciso de los tipos

de fluidos existentes en Reologa

es el siguiente: NEWTONIANOS

Pseudoplsticos

Sin Esfuerzo umbral

Dilatantes

Independientes del tiempo

Con Esf. umbral Plsticos TIPOS DE FLUIDOS NO NEWTONIANOS Tixotrpicos

Dependientes del tiempo Reopcticos VISCOELSTICOS

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FLUIDOS NEWTONIANOS

Un fluido newtoniano se caracteriza por cumplir la Ley de Newton,es decir, que existe una relacin lineal entre el esfuerzo cortante yla velocidad de deformacin (ecuacin anterior). Si por ejemplo setriplica el esfuerzo cortante, la velocidad de deformacin se va a

triplicar tambin. Esto es debido a que el trmino (viscosidad) esconstante para este tipo de fluidos y no depende del esfuerzocortante aplicado.

Hay que tener en cuenta tambin que la viscosidad de un fluidonewtoniano no depende del tiempo de aplicacin del esfuerzo,aunque s puede depender tanto de la temperatura como de lapresin a la que se encuentre.

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Para una mejor comprensin de este tipo defluido se representan dos tipos de grficas,laCurva de Fluidezy laCurva de Viscosidad.

En la Curva de Fluidez se grafica el esfuerzocortante frente a la velocidad de deformacin ( vs D), mientras que en la Curva de Viscosidadse representa la viscosidad en funcin de lavelocidad de deformacin ( vs D). Para unfluido newtoniano se obtienen las siguientescurvas (Figura 2):

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Como se puede observar en la curva de fluidez , el valor de laviscosidad es la tangente del ngulo que forman el esfuerzo decorte y la velocidad de deformacin, la cual es constante paracualquier valor aplicado. Adems se observa en la curva de

viscosidad que la viscosidad es constante para cualquier velocidadde deformacin aplicada. La ecuacin que modela un fluido newtoniano es la vista

anteriormente. Ejemplos de este tipo de fluidos son el agua, el aceite (Figura 3),

etc.

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Figura 3: El aceite de oliva, ejemplo

de fluido newtoniano.

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FLUIDOS NO NEWTONIANOS:

Los fluidos no newtonianos son aquellos en los quela relacin entre esfuerzo cortante y la velocidad dedeformacin no es lineal. Estos fluidos a su vez sediferencian en dependientes e independientes deltiempo.

a)FLUIDOS INDEPENDIENTES DEL TIEMPO DEAPLICACIN:

Estos fluidos se pueden clasificar dependiendo de sitienen o no esfuerzo umbral, es decir, si necesitan unmnimo valor de esfuerzo cortante para que el fluido seponga en movimiento.