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FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

ESCUELA ACADÉMICO PPROFESIONAL DE INGENIERÍAAGROINDUSTRIAL

“INGENIERIA DE ALIMENTOS 1”

TEMAS: REOLOGIA DE FLUIDOS

PROFESOR : HUBERT ARTEAGA MIÑAGO

AUTORES: ORTIZ AGUILAR, JORGE

GUADALUPE – PERÚ

2016

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Nuestra recompensa

Se encuentra en el esfuerzo

 Y No en el resultado.

Un esfuerzo total

Es una victoria completa

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(Mahatma Gandhi)

DETERMINACION DE LA CARACTERISTICAS REOLOGICAS DE FLUIDO

INTRODUCCION:

La reología tiene !e "er #on el e$t!%io %e la %e&or'a#i(n ) el &l!*o %e la 'ateria+ El

#o'orta'iento reol(gi#o %e lo$ ali'ento$ e$ '!) #o'le*o ) a la "e- %e$e'e.a !n

 ael '!) i'ortante en '!#/o$ $i$te'a$ %e ro#e$o+

La$ ne#e$i%a%e$ %e #ono#er la reología en la in%!$tria %e lo$ ali'ento$ $on '0ltile$+

Entre otra$ $e !e%en #itar:

• 12l#!lo$ ) %i$e.o en ingeniería %e ro#e$o$ !e a3ar#a !n gran n0'ero %e e!io$ tale$

#o'o t!3ería$, 3o'3a$, e4tr!$ore$, 'e-#la%ore$, inter#a'3ia%ore$ %e #alor,

/o'ogeni-a%ore$, #alenta%ore$, et#+

• 1ontrol %e #ali%a% tanto en la línea %e ro%!##i(n #o'o %el ro%!#to &inal+

• Te$t %e "i%a 0til+

• E"al!a#i(n %e te4t!ra %e ali'ento$ ara #orrela#ionarlo$ a %ato$ $en$oriale$+

• An2li$i$ %e la$ e#!a#ione$ reol(gi#a$ %e e$ta%o+

 

De3i%o a ello, en la$ e#!a#ione$ %el 'o%elo 'ate'2ti#o lantea%o ara la$ %i"er$a$

oera#ione$ !e &or'an !n %eter'ina%o ro#e$o, inter"ienen la$ #on$tante$ reol(gi#a$

%e lo$ &l!i%o$ !e $e ro#e$an ) !e $e %e3en %eter'inar, general'ente, 'e%iante

e4eri'enta#i(n en #a%a #a$o arti#!lar+

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I. FUNDAMENTO TEÓRICO:

La "i$#o$i%a% e$ !na roie%a% %e lo$ lí!i%o$ !e %e$#ri3e la 'agnit!% %e la

re$i$ten#ia or &!er-a$ %e #orte en el lí!i%o+ 1!an%o $e #on&ina !n &l!i%o entre %o$

 la#a$ aralela$ %e %i'en$ione$ in&inita$, la in&l!en#ia %e la &!er-a %e #orte $e '!e$tra

en la &ig!ra 5+5+ En e$te e$#enario, la la#a interior $e 'antiene &i*a ) la &!er-a F $e

ali#a $o3re la la#a $!erior ara ro%!#ir !na "elo#i%a% 6+ E$to re$!lta en !n er&il %e

"elo#i%a%e$ %entro %el &l!i%o+ La "elo#i%a% #er#a %e la la#a &i*a e$ #ero, en tanto !e el

lí!i%o #er#a %e la la#a $!erior $e e$tar2 'o"ien%o a "elo#i%a% 6+ La &!er-a %e #orte F

$o3re el 2rea %e la la#a A ten%r2 !n e$&!er-o #ortante o %e #orte A

 F =σ 

+ 1o'o la%i$tan#ia entre la la#a e$ 7, el gra%iente %e "elo#i%a% $e %e$#ri3e #o'o dX 

dV 

+ E$te

gra%iente e$ !na 'e%i%a %e la "elo#i%a% %e %e&or'a#i(n o %e la "elo#i%a% %e #orte !e

$e e$t2 ali#an%o al &l!i%o+

Figura 1.1: Fl!*o la'inar en #i-alla $i'le+ dX dV 

 A F    +η =

, %on%e F e$ la &!er-a !e a#t0a en !n2rea A, 6 la "elo#i%a% ) 7 e$ la %i$tan#ia entre la$ la#a$, ) 8 el #oe&i#iente %e "i$#o$i%a% o "i$#o$i%a%

 9etoniana+

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El viscs!"#$% %$&ci'&lLo$ e!io$ !e $e !tili-an ara %eter'inar la "i$#o$i%a% $on lo$ "i$#o$í'etro$ )

re('etro$, ) lo$ /a) %e "ario$ tio$, ) e4i$ten %i"er$o$ 'o%o$ %e 'e%i%a+ ;ara la

reali-a#i(n %e e$ta r2#ti#a %i$one'o$ %e %o$ 'o%elo$ %e "i$#o$í'etro rota#ional %e

"elo#i%a% %e %e$la-a'iento #on$tante, !e !e%en 'e%ir "i$#o$i%a%e$ entre < ) =>5?@

';a>$+

En general, !n "i$#o$í'etro $o'ete a rota#i(n !n %i$#o o !n #ilin%ro %eno'ina%o

/!$illo $!'ergi%o en el &l!i%o #!)a "i$#o$i%a% $e !iere %eter'inar+ El /!$illo giratorio$e a#ola #on !n '!elle al e*e %e !n rotor !e gira a "elo#i%a% #ono#i%a ) $e 'i%e la

&!er-a %e tor$i(n genera%a+ El #ontrol ele#tr(ni#o %el e!io reali-a lo$ #2l#!lo$

 ertinente$ ara %ar lo$ "alore$ %e "i$#o$i%a% ara la "elo#i%a% %e %e&or'a#i(n

e$ta3le#i%a+ ;ara a!'entar el rango %e 'e%i#i(n or en#i'a %e lo$ lí'ite$ %el

%i$o$iti"o, $e %i$one %e !n *!ego %e /!$illo$ %on%e la $!er&i#ie %e #onta#to #on la

'!e$tra "aría+ En la $ig!iente ta3la $e %an lo$ "alore$ '24i'o$ %e "i$#o$i%a% ara #a%a

/!$illo en &!n#i(n %e la "elo#i%a% %e %e&or'a#i(n ara el 'o%elo %e "i$#o$í'etro

&. Es()#%* c%$&'$#+ ,

E$ la &!er-a or !ni%a% %e 2rea ali#a%a aralela'ente al %e$la-a'iento #ortante+

Tiene !ni%a%e$ %e &!er-a %i"i%i%o or $!er&i#ie, en el SI $e 'i%e en 9 ' C=+ E$

/o'ogneo #on la !ni%a% %e re$i(n, ;a, a!n!e /a) !e re#or%ar !e a %i&eren#ia %e

$ta, el e$&!er-o #ortante e$ !na 'agnit!% "e#torial+

El e$&!er-o #ortante e$ !na 'agnit!% 'i#ro$#(i#a )a !e #a'3ia en #a%a !nto %el

 er&il %e "elo#i%a%e$+

-. #lci/&/ /# /#(%"&ci'+ γ   

El e$&!er-o #ortante ro"o#a el %e$la-a'iento or%ena%o %e lo$ ele'ento$ %el &l!i%o,

!e al#an-an !na$ "elo#i%a%e$ relati"a$ e$ta#ionaria$ !e %enotare'o$ 64+ La

"elo#i%a% %e #orte $e %e&ine #o'o el gra%iente "elo#i%a% e$a#ial %e #a'3io %el

 er&il %e "elo#i%a%e$γ  =dV 

dx 

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La "elo#i%a% %e #orte $e 'i%e en tie'o C5+ A!n!e a 'en!%o $(lo $e rere$enta !na

#o'onente, γ   e$ !na 'agnit!% "e#torial+

c. iscsi/&/ &&%#'$#+

1!an%o !n &l!i%o e$ i%eal, la e4re$i(n !e %e$#ri3e $! #o'orta'iento e$ la le) %e

 9eton %e la "i$#o$i%a%: γ  η σ    =

1!an%o !n &l!i%o e$ i%eal, la e4re$i(n !e %e$#ri3e $! #o'orta'iento e$ la le) %e

 9eton %e la "i$#o$i%a%:

σ η γ  = 

5+5

en la !e 8 e$ la #on$tante %e roor#ionali%a%, %eno'ina%a "i$#o$i%a%+ A la "i$ta %e

e$ta e#!a#i(n !e%e %e#ir$e !e la "i$#o$i%a% e$ el e$&!er-o #ortante !e $e re!iere

 ara originar !n gra%iente %e "elo#i%a% !ni%a%+ De a/í !e la "i$#o$i%a% %e !n &l!i%o %

i%ea %e la &a#ili%a% o %i&i#!lta% %e %e&or'arlo o /a#erlo &l!ir+ A 'a)or "i$#o$i%a%,

'a)or %i&i#!lta%+

Lo$ &l!i%o$ 9etoniano$ $on lo$ %e #o'orta'iento '2$ $en#illo al re$entar !na

"i$#o$i%a% aarente #on$tante a T#te e in%een%iente %e$ e$&!er-o %e #orte ) %e la"elo#i%a% %e #orte+

C"%$&"i#'$ 3 M/#l %#l4ics

El #o'orta'iento reol(gi#o %e !n &l!i%o !e%e %e$#ri3ir$e $eg0n %i$tinta$ e#!a#ione$

!e rela#ionan el e$&!er-o #ortante o %e #i-alla #on el gra%iente %e "elo#i%a% o

"elo#i%a% %e %e&or'a#i(n  γ + La %e$#ri#i(n re#i$a %el &l!*o, ne#e$aria ara el %i$e.o

%e $i$te'a$ %e 3o'3eo, t!3ería$,et#, re!iere !na e#!a#i(n !e e4re$e la rela#i(n

entre ) en #!al!ier !nto+

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O5ETIOS:

• Deter'inar la$ #ara#terí$ti#a$ reol(gi#a$ #on "i$#o$í'etro rotatorio en ro%!#to$

agroin%!$triale$+• 1o'ren%er lo$ #on#eto$ 32$i#o$ %e reologia ) rela#i(n entre roie%a%e$

&í$i#a$+• Deter'inar la "i$#o$i%a% %e %i&erente$ &l!i%o$

I. MATERIALES 7 M8TODOS

I.1. M&$#%i&l#s

E$te an2li$i$ $e reali-( en La3oratorio %e Biote#nología %e ;ro#e$o$ Agroin%!$triale$ %e

la E$#!ela A#a%'i#o ;ro&e$ional Fa#!lta% %e 1ien#ia$ Agroe#!aria$ %e laUni"er$i%a% 9a#ional %e Tr!*illo+

I.1.1. E9)is

• 6i$#o$í'etro Rotatorio

I.1.2. iscs!"#$% %$&ci'&l SELECTA–ST–DIGIT–R1000;

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a#ola%o al 2r3ol 'otor !e gira a !na "elo#i%a% %eter'ina%a+ El 2ng!lo %e %e$"ia#i(n %el e*e

$e 'i%e ele#tr(ni#a'ente %an%o la 'e%i%a %e la &!er-a %e tor$i(n+ ;o$ee !na re#i$i(n %e ± 5

#on !na re$ol!#i(n %e ?,5 a 5?? #;+

Lo$ #2l#!lo$ reali-a%o$ %entro %el "i$#o$í'etro a artir %e la$ 'e%i%a$ %e la &!er-a %e tor$i(n,%e la "elo#i%a% %el e*e ) %e $!$ #ara#terí$ti#a$, %an la le#t!ra %ire#ta %e la "i$#o$i%a% en #; o

';a+$+ El &!n#iona'iento %el e!io e$t2 #ontrola%o or !n 'i#roro#e$a%or !e rero%!#e la$

ne#e$i%a%e$ rogra'a%a$ en l+ El e!io o$ee "ario$ tio$ %e /!$illo, a$í #o'o %e la

 o$i3ili%a% %e "aria#i(n %e la$ "elo#i%a%e$+ ;ara #!al!ier lí!i%o %e "i$#o$i%a% %eter'ina%a, la

re$i$ten#ia al a"an#e #re#e roor#ional'ente a la "elo#i%a% %e rota#i(n /!$illo o al ta'a.o %el

'i$'o+ La$ #o'3ina#ione$ %e /!$illo$ ) "elo#i%a%e$, er'iten elegir !na e$#ala ara #!al!ier 

'e%i#i(n %entro %e la e$#ala %el aarato+

El 'o%elo STDIGITR, tiene !n total %e 5K "elo#i%a%e$ !e !e%en $er $ele##iona%a$: ?+

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En e$te tio %e "i$#o$í'etro la antalla in%i#a , !e e$ el or#enta*e %e la le#t!ra $o3re el

&on%o %e la e$#ala, la #!al e$ re#o'en%a3le !e oere entre =?) K? An(ni'o, 5KKK+

I.2. M#$/l4!&

La$ '!e$tra$ agroali'entaria$ &!eron anali-a%a$ en lo$ "i$#o$í'etro$ rota#ional + ;ara el

"i$#o$í'etro rotatorio, la$ #ara#terí$ti#a$ reol(gi#a$ &!eron o3teni%a$ %e %e%!##ione$

'ate'2ti#a$ %e a#!er%o a la geo'etría %e /!$illo !tili-a%o Fig!ra +

  ge

 

r 

 

Fi4)%& . Di$o$i#i(n %el /!$illo $!'ergi%o en la #2'ara #on la '!e$tra

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rh

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 yvA F  ap   Q µ =   N

r  F +=Ω  

 y Nr ap

  Q=5

  πµ τ    =

  en la #ara %el #ilin%ro @

 y Nr ap   Q=   πµ τ    =   en la #ara %el #ono %e re"ol!#i(n

=5  =τ τ τ    +=total    P

aptotal    µ τ γ     Q=   K

El a*!$te e$ta%í$ti#o %e la$ #!r"a$ %e #o'orta'iento reol(gi#o $e /i-o en &!n#i(n al 'a)or 

ín%i#e %e #orrela#i(n+

Lo$ reogra'a$ &!eron e"al!a%o$ en &!n#i(n al ar2'etro e$ta%í$ti#o #oe&i#iente %e regre$i(n

R =+

La e#!a#i(n !e rere$enta el 'o%elo %e Her$#/elCB!lle) e$ el $ig!iente:

τ = τ 0 + K (γ)n  5?

Don%e:

τ  : La &!er-a or !ni%a% %e 2rea ne#e$aria ara ro%!#ir el 'o"i'iento o ten$i(n %e

#i-alla'iento ;a+

γ : Gra%iente %e "elo#i%a% o ta$a %e %e&or'a#i(n+ $C5+

 K : 1on$tante %e roor#ionali%a% entre τ  ) γ o ín%i#e %e #on$i$ten#ia ;a+$+

n: E4onente %e #o'orta'iento a%i'en$ional+

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RESULTADOS 7 CONCLUSIONES:

T&-l& 1.  Deter'ina#i(n %el ar %e tor$i(n, n0'ero %e re"ol!#ione$ or $eg!n%o,e$&!er-o #ortante ) "elo#i%a% %e #i-alla ara %eter'inar la "i$#o$i%a% %e $al$a %e to'ateSal$ati a !na te'erat!ra %e = 1

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Se o3$er"( !e #on&or'e a!'enta el e$&!er-o #ortante, la "elo#i%a% %e #i-allaa!'enta+ Al ig!al !e el ar %e tor$i(n+El reogra'a reali-a%o ara e$te &l!i%o $e %e$#ri3e en la (i4)%& . Mo$tr2n%ono$ !ee$ !n &l!i%o no netonianoC l2$ti#o general+

Fi4)%& 1. Deter'ina#i(n %el ar %e tor$i(n, n0'ero %e re"ol!#ione$ or $eg!n%o,e$&!er-o #ortante ) "elo#i%a% %e #i-alla ara %eter'inar la "i$#o$i%a%%e la 'a)one$a #on /!n$illo TRK a !na te'erat!ra %e = 1

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#i-alla a!'enta+ Al ig!al !e el ar %e tor$i(n+

• El reogra'a reali-a%o ara e$te &l!i%o $e %e$#ri3e en la (i4)%& .Mo$tr2n%ono$ !e e$ !n &l!i%o no netonianoC l2$ti#o general+

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T&-l& 11.  Deter'ina#i(n %el ar %e tor$i(n, n0'ero %e re"ol!#ione$ or $eg!n%o,e$&!er-o #ortante ) "elo#i%a% %e #i-alla ara %eter'inar la "i$#o$i%a% %e )og!rt a !nate'erat!ra %e = 1

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I CONCLUSIONES

Se 'i%ieron e4eri'ental'ente la$ #ara#terí$ti#a$ reol(gi#a$ %e )og!rt !ra "i%a,

e$ netoniano )a !e $! tra)e#toria en el reogra'a %e$#ri3e !na línea ero !e $!

 !nto %e arti%a e$ %i&erente al #ero+ a %i&eren#ia %e la $al$a %e to'ate Sal$ati )

 o'arola no $on netoniano$ $on %e tio $e!%ola$ti#o+

Lo$ ín%i#e$ %e #on$i$ten#ia  K  en#ontra%o$ &!eron %e =+N

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II. RECOMENDACIONES

Se recomienda trabajar a otras temperaturas para encontrar la sensibilidad

del desvío padrón por efecto de la temperatura.

Se recomienda trabajar con otros tipos de fluidos no newtonianos para

verificar la viscosidad de los distintos productos agroindustriales con la

literatura científica relacionada al tema.

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III. REFERENCIAS ILIOGR!FICAS

 Aguado, J. ; Calles, J.; Cai!ares, "; #ópe!, $.; Santos, A. % Serrano, &. '(('.)ngeniería de la )ndustria Alimentaria. *dit. Síntesis.

#evenspiel, +. --. /lujo de fluidos e intercambio de calor. *dit. 0evert1 S.A.

#ewis. 2.J. --3. "ropiedades físicas de los alimentos % de los sistemas de

procesado. *dit. Acribia, S.A.

Sing4 0.". % 5eldman &.0.; )ntroducción a la )ngeniería de Alimentos, 36 *d.,

 Acribia, 7arago!a 8--9.

idal, J. 0. 2. $. '(((. Comportamento reológico de polpa de mango

82angífera indica #esis de &octorado en )ngeniería de Alimentos. /*A,

?@)CA2". San "ablo, $rasil.