La reología tiene aplicaciones en la ciencia de los materiales, la ingeniería, la geofísica, la fisiología, la biología humana y la farmacia. La ciencia de los materiales se utiliza en la producción de muchas sustancias de importancia industrial, como el cemento, la pintura y el chocolate, que tienen características de flujo complejas. Además, la teoría de la plasticidad ha sido igualmente importante para el diseño de procesos de conformación de metales. La ciencia de la reología y la caracterización de las propiedades viscoelásticas en la producción y el uso de materiales poliméricos ha sido fundamental para la producción de muchos productos que se utilizan tanto en el sector industrial como en el militar.El estudio de las propiedades de flujo de los líquidos es importante para los farmacéuticos que trabajan en la fabricación de varias formas de dosificación, como líquidos simples, ungüentos, cremas, pastas, etc. El comportamiento de flujo de los líquidos bajo tensión aplicada es de gran relevancia en el campo de la farmacia. Las propiedades de flujo se utilizan como importantes herramientas de control de calidad para mantener la superioridad del producto y reducir las variaciones entre lotes.
Ciencia de los materialesEditar
PolímerosEditar
Se pueden dar ejemplos para ilustrar las posibles aplicaciones de estos principios a problemas prácticos en el procesamiento y uso de cauchos, plásticos y fibras. Los polímeros constituyen los materiales básicos de las industrias del caucho y del plástico y son de vital importancia para las industrias textil, petrolera, automovilística, papelera y farmacéutica. Sus propiedades viscoelásticas determinan el rendimiento mecánico de los productos finales de estas industrias, así como el éxito de los métodos de procesamiento en las etapas intermedias de la producción.
En los materiales viscoelásticos, como la mayoría de los polímeros y plásticos, la presencia de un comportamiento similar al de un líquido depende de las propiedades de y, por lo tanto, varía con la velocidad de la carga aplicada, es decir, la rapidez con la que se aplica una fuerza. El juguete de silicona «Silly Putty» se comporta de forma muy diferente según la velocidad de aplicación de una fuerza. Si se tira de él lentamente, muestra un flujo continuo, similar al de un líquido muy viscoso. Por el contrario, cuando se le golpea fuerte y directamente, se rompe como un vidrio de silicato.
Además, el caucho convencional experimenta una transición vítrea (a menudo llamada transición caucho-vidrio). Por ejemplo, el desastre del transbordador espacial Challenger fue causado por las juntas tóricas de caucho que se estaban utilizando muy por debajo de su temperatura de transición vítrea en una mañana inusualmente fría de Florida, y por lo tanto no podían flexionarse adecuadamente para formar sellos apropiados entre las secciones de los dos cohetes impulsores de combustible sólido.
BiopolímerosEditar
Sol-gelEditar
Con la viscosidad de un sol ajustado en un rango adecuado, se puede dibujar tanto fibra de vidrio de calidad óptica como fibra cerámica refractaria que se utilizan para sensores de fibra óptica y aislamiento térmico, respectivamente. Los mecanismos de hidrólisis y condensación, y los factores reológicos que inclinan la estructura hacia estructuras lineales o ramificadas son las cuestiones más críticas de la ciencia y la tecnología del sol-gel.
GeofísicaEditar
La disciplina científica de la geofísica incluye el estudio del flujo de lava fundida y el estudio de los flujos de escombros (deslizamientos de lodo fluido). Esta rama disciplinaria también se ocupa de los materiales sólidos de la Tierra que sólo exhiben flujo en escalas de tiempo prolongadas. Los que muestran un comportamiento viscoso se conocen como reides. Por ejemplo, el granito puede fluir plásticamente con un límite elástico despreciable a temperatura ambiente (es decir, un flujo viscoso). Los experimentos de fluencia a largo plazo (~10 años) indican que la viscosidad del granito y del vidrio en condiciones ambientales es del orden de 1020 poises.
FisiologíaEditar
La fisiología incluye el estudio de muchos fluidos corporales que tienen una estructura y composición complejas, y que por tanto presentan una amplia gama de características de flujo viscoelástico. En particular, existe un estudio especializado del flujo sanguíneo denominado hemorreología. Se trata del estudio de las propiedades de flujo de la sangre y sus elementos (plasma y elementos formados, incluidos los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y las plaquetas). La viscosidad de la sangre viene determinada por la viscosidad del plasma, el hematocrito (fracción de volumen de los glóbulos rojos, que constituyen el 99,9% de los elementos celulares) y el comportamiento mecánico de los glóbulos rojos. Por lo tanto, la mecánica de los glóbulos rojos es el principal determinante de las propiedades de flujo de la sangre.
Reología de los alimentosEditar
La reología de los alimentos es importante en la fabricación y el procesamiento de productos alimenticios, como el queso y el helado.
Los agentes espesantes, o espesadores, son sustancias que, cuando se añaden a una mezcla acuosa, aumentan su viscosidad sin modificar sustancialmente sus otras propiedades, como el sabor. Proporcionan cuerpo, aumentan la estabilidad y mejoran la suspensión de los ingredientes añadidos. Los agentes espesantes se utilizan a menudo como aditivos alimentarios y en productos cosméticos y de higiene personal. Algunos agentes espesantes son agentes gelificantes, que forman un gel. Los agentes son materiales utilizados para espesar y estabilizar soluciones líquidas, emulsiones y suspensiones. Se disuelven en la fase líquida como una mezcla coloide que forma una estructura interna débilmente cohesiva. Los espesantes alimentarios se basan frecuentemente en polisacáridos (almidones, gomas vegetales y pectina) o en proteínas.
Reología del hormigónEditar
La trabajabilidad del hormigón y del mortero está relacionada con las propiedades reológicas de la pasta de cemento fresca. Las propiedades mecánicas del hormigón endurecido aumentan si se utiliza menos agua en el diseño de la mezcla de hormigón, sin embargo, la reducción de la relación agua-cemento puede disminuir la facilidad de mezcla y aplicación. Para evitar estos efectos no deseados, se suelen añadir superplastificantes para disminuir el límite elástico aparente y la viscosidad de la pasta fresca. Su adición mejora en gran medida las propiedades del hormigón y del mortero.
Reología de los polímeros rellenosEditar
La incorporación de varios tipos de rellenos a los polímeros es un medio común para reducir el coste y para impartir ciertas propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas y magnéticas deseables al material resultante. Las ventajas que ofrecen los sistemas de polímeros rellenos vienen acompañadas de una mayor complejidad en el comportamiento reológico.
En general, cuando se considera el uso de rellenos, hay que llegar a un compromiso entre la mejora de las propiedades mecánicas en estado sólido, por un lado, y el aumento de la dificultad en el procesamiento de la masa fundida, el problema de conseguir una dispersión uniforme del relleno en la matriz polimérica y la economía del proceso debido a la etapa añadida de composición, por otro. Las propiedades reológicas de los polímeros rellenos están determinadas no sólo por el tipo y la cantidad de relleno, sino también por la forma, el tamaño y la distribución del tamaño de sus partículas. La viscosidad de los sistemas rellenos suele aumentar con el incremento de la fracción de relleno. Esto puede mejorarse parcialmente mediante distribuciones de tamaño de partícula amplias a través del efecto Farris. Un factor adicional es la transferencia de tensión en la interfaz relleno-polímero. La adhesión interfacial puede mejorarse sustancialmente mediante un agente de acoplamiento que se adhiera bien tanto al polímero como a las partículas de relleno. El tipo y la cantidad de tratamiento superficial del relleno son, por tanto, parámetros adicionales que afectan a las propiedades reológicas y materiales de los sistemas poliméricos rellenos.
Es importante tener en cuenta el deslizamiento de la pared al realizar la caracterización reológica de los materiales altamente rellenos, ya que puede haber una gran diferencia entre la deformación real y la deformación medida.