VISCOSIDAD La viscosidad se la resistencia que poseen algunos líquidos durante su fluidez y deformación, un enfoque del estudio de la viscosidad se limita a diferenciar principalmente entre flujo laminar y turbulento, así como a presentar los perfiles de velocidad generados bajo ciertas condiciones particulares considerando la idea newtoniana, donde la viscosidad es una constante que depende principalmente de la temperatura y en mucho menor medida de la presión. El comportamiento de los fluidos bajo la acción de fuerzas aplicadas es tema de estudio de la mecánica de fluidos. Sin embargo, el estudio del comportamiento viscoso de los fluidos pertenece al campo de la reología, que es la ciencia que estudia el flujo y la deformación de los materiales. Es importante considerar los conceptos de esfuerzo y deformación para los fluidos viscosos. Figura 1. Diagrama de un fluido en flujo cortante El esfuerzo de corte 𝜏 que ejerce la placa superior al liquido está definido por: 𝐹 𝜏= 𝐴 Donde A es el área de la placa superior en la cual se aplica la fuerza. Las unidades del esfuerzo en el Sistema Internacional (SI) son los Pascales o N/m2. Asimismo, la deformación que se genera en el fluido está expresada por: 𝑥 𝛾= 𝐿 Donde x es el desplazamiento del material y L es el espaciamiento entre la placa superior y la inferior. La deformación de los fluidos se incrementa paulatinamente hasta que se remueve la fuerza. Por ello, es que en los fluidos es más útil el concepto de rapidez de deformación, que representa a la variación de la deformación respecto del tiempo. Fluidos newtonianos Cuando la relación entre el esfuerzo de corte y la rapidez de deformación es lineal, se dice que el fluido es newtoniano, en cualquier otro caso se dice que el fluido es no newtoniano. A la relación matemática que existe entre el esfuerzo de corte y la rapidez de deformación se le denomina ecuación constitutiva. Por lo tanto, la ecuación constitutiva para el fluido newtoniano está expresada por 𝜏 = μγ Fluidos no newtonianos Para fluidos no newtonianos, por ejemplo, el adelgazante o el dilatante, la ecuación constitutiva que los describe es el modelo de ley de potencia, expresado por la siguiente ecuación: 𝜏 = 𝑘γ Donde k y n son constantes. Cuando n1 este modelo se refiere a los fluidos dilatantes. La diversidad de los procesos de fabricación modernos en la industria alimentaria y el énfasis en la calidad de los alimentos requieren conocimiento y comprensión de las funciones de las propiedades de los materiales (bio)alimentarios que componen los alimentos sólidos y semisólidos. La viscosidad es la propiedad de un fluido que establece resistencia; las fuerzas aplicadas paralelamente a una superficie crean un esfuerzo cortante, cuando se aplica un esfuerzo cortante a un fluido, se deforma continua y permanentemente. En el sector alimentario, especialmente en empresas productoras de lácteos, salsas, aceites de cocina e incluso en la industria panificadora, el concepto de viscosidad tiene un impacto importante en la calidad de los productos comercializados. A partir de este término podemos entender las propiedades de flujo de un sistema de fluidos: si se mueven en dos capas, las sustancias relacionadas crean resistencia al flujo; a medida que la velocidad se mueve a través de diferentes capas, aparecen fuerzas viscosas. Se diseñan diversos tipos de equipos de laboratorio en base a ecuaciones diferenciales que determinan la viscosidad de un fluido (su resistencia al flujo) causada por fuerzas moleculares e intermoleculares, que provocan que se produzca la fricción. Al igual que ocurre en la tensión superficial, las fuerzas intermoleculares también se ven afectadas por la inducción de energía térmica, aunque algunos líquidos de la cadena alimentaria son excepciones a esta regla por sus propiedades o por el uso de aditivos. De todos modos, cuanto más cerca estén las moléculas del centro de la superficie del líquido, la viscosidad será relativamente baja. Un producto rechazado o retirado del mercado no sólo puede causar daños graves a su empresa, sino que también puede tener un impacto a largo plazo en su imagen de marca. Por tanto, en el procesamiento de alimentos los factores de calidad son más importantes de lo que se podría pensar, y uno de los aspectos más relevantes es la reología, es decir, el estudio de la viscosidad y la plasticidad, para garantizar su calidad industrial. Por ejemplo, para el manejo de materias primas como espesantes y gelificantes, los medidores de pH no solo se utilizan para determinar su acidez y alcalinidad, sino que la viscosidad también se considera un factor determinante para verificar si cumplen con los requisitos de manejo y procesamiento. La reología de los alimentos nos permite comprender la estructura de un producto, por lo que es una herramienta complementaria a la tecnología de control de calidad. Por ejemplo, existe una relación entre el tamaño y la forma de las moléculas de una sustancia disuelta y su viscosidad. Por lo tanto, midiendo la viscosidad de las dispersiones de polímeros y alimentos, se puede determinar el peso molecular. También es un parámetro importante para el diseño de infraestructura y la implementación de redes de manipulación de alimentos (por ejemplo, bombas y sistemas de tuberías) dentro de las plantas de producción. Es importante recordar que durante la concentración y la evaporación, la viscosidad es un parámetro crítico que se debe conocer para lograr mejoras y garantizar la calidad. La reología también juega un papel importante en el control de calidad en el campo de la panificación, donde es crucial la medición de la viscosidad de la harina utilizada en la producción, así como la dureza, el grado de gelatinización del almidón, la extensibilidad de la masa y otras propiedades. . En esta industria, comprender la viscosidad de la materia prima es fundamental, ya que ayuda a determinar las propiedades del producto final. El estudio de todos los factores que hacen factible la comercialización de alimentos incluye el uso de equipos de laboratorio, medidores de pH, etc., lo cual es fundamental para garantizar que los alimentos sean saludables y no afecten al bienestar del consumidor. En este sentido, las mediciones de viscosidad son fundamentales en la industria alimentaria ya que apoyan los cálculos del flujo de fluidos y facilitan la determinación de coeficientes de transferencia de calor y otros procesos. La medición de la viscosidad también se utiliza como indicador cuantitativo de la calidad no sólo en el procesamiento de alimentos, sino también en industrias igualmente importantes como la petroquímica, la petrolera, la textil, la farmacéutica y la de pinturas. Bibliografía • Pérez Sánchez, M., & López Jiménez, P. A. (2023). Propiedades de los fluidos. Viscosidad. • Zamora, W. R. M., Valdiviezo, D. L. E., Chero, M. J. S., Velayarce, H. H. M., Yujra, J. A. T., Seclén, J. D. D. M., & Kong, J. A. R. (2021). Reología y Viscosidad de los Alimentos. Savez Editorial. • Pérez-Trejo, L., Sánchez, A. F. M., & Mercado, A. P. (2010). Determinación de la viscosidad de fluidos newtonianos y no newtonianos (una revisión del viscosímetro de Couette). Latin-American Journal of Physics Education, 4(1), 36.
