¿Por qué realizar ensayos reológicos? Ventajas de ensayar pequeños volúmenes de muestra.

Muchos materiales y fluidos fisiológicos presentan una reología complicada, como la sangre en los capilares, el líquido en la película lagrimal o el humor vítreo. La cuestión es: ¿qué es la reología? ¿Cómo responde un material a una fuerza?

En palabras sencillas, la reología es la ciencia de la deformación de la materia.

Aunque se sabe que la reología es la rama de la física que se ocupa de la deformación y el flujo de la materia, un hecho menos conocido es que - se distingue de la dinámica de fluidos, ya que se ocupa de los tres estados de la materia y no sólo de líquidos y gases. Además, a diferencia de la física de polímeros, se ocupa de las propiedades y el comportamiento macroscópicos, no de la estructura molecular. El análisis reológico proporciona una descripción matemática del comportamiento viscoelástico de la materia. Las aplicaciones de la reología son esenciales en muchas industrias relacionadas con los metales, los plásticos, los alimentos y muchas más.

¿Qué son las pruebas reológicas?

Como ya se ha mencionado, los ensayos reológicos consisten en medir la deformación de la materia bajo la influencia de una tensión impuesta analizando la respuesta interna de los materiales a las fuerzas. Las características de fluidez del material son fundamentales en todos los procesos de transformación y producción. El material es forzado a fluir, y las características reológicas determinan la procesabilidad.

Dado que el flujo es una característica importante en el procesamiento de materiales en la fabricación, es esencial comprender la reología de los fluidos. El moldeo o procesamiento de materiales poliméricos depende en gran medida del mantenimiento de las propiedades reológicas correctas para evitar problemas de calidad....

Además de lo anterior, las propiedades mecánicas y el comportamiento también se ven influidos por la reología. Las mediciones reológicas pueden tenerse en cuenta para la caracterización de productos y el control de calidad. Estas mediciones se utilizan a menudo para examinar y comprender la interacción de los distintos constituyentes de un material multicomponente.

Las propiedades reológicas de los fluidos complejos, como los polímeros fundidos, dependen de la velocidad de deformación (velocidad de cizallamiento), el peso molecular, la estructura, la concentración de diversos aditivos y cargas, así como de la temperatura. Además, incluso con una velocidad de deformación constante, las tensiones pueden depender del tiempo.

La caracterización reológica de los materiales da una idea general del comportamiento de flujo viscoelástico. La reología es muy importante para todos los materiales porque las respuestas reológicas están estrechamente relacionadas con las estructuras finales del sistema o producto.

En pocas palabras, las mediciones reológicas se realizan para estudiar e investigar la estructura molecular, evaluar el rendimiento del producto y ayudar a procesar materiales.

¿Por qué son importantes las pruebas reológicas?

Los laboratorios de investigación y ensayos reológicos comprueban las propiedades reológicas de los materiales. La caracterización reológica se realiza en diversos materiales, incluidos polímeros, líquidos, adhesivos y otras muestras, utilizando una amplia gama de condiciones de ensayo.

Las pruebas reológicas garantizan que los materiales se procesan adecuadamente con una degradación mínima del producto. Los ensayos reológicos miden la viscosidad de un polímero, desde ensayos de punto único hasta ensayos de velocidad de cizallamiento variable.

La reología es una parte vital del proceso de caracterización de materiales, ya sea para optimizar el flujo de polímeros o para estudiar el flujo de fluidos como aceites, lociones o grasas. Especialmente en el caso de los fluidos, comprender y predecir la reología de una muestra puede resultar muy complejo.

En resumen, los ensayos reológicos pueden utilizarse para:
- Medir la viscosidad de los fluidos.
- Ensayar materiales sólidos blandos.
- Evaluar las propiedades de fluencia y fluidez de fluidos complejos.

Usos del análisis reológico

El análisis reológico se utiliza para optimizar procesos específicos como el moldeo por inyección de plásticos, donde la viscosidad del material debe ser lo bastante baja para que fluya libremente en los moldes. Sin embargo, los fabricantes son reacios a utilizar un calor excesivo para mantener la calidad del material. Aquí es donde entra en juego el análisis reológico.

En otras palabras, el análisis reológico se utiliza para medir las propiedades de flujo de los fluidos que no tienen una viscosidad constante independiente de la tensión que se les aplique. Cómo fluyen estos materiales no newtonianos en los procesos es primordial a la hora de diseñar procesos o equipos industriales.

Aplicaciones de las mediciones reológicas en la industria alimentaria y de bebidas

Los productos alimentarios incluyen sólidos, líquidos simples, emulsiones, suspensiones, espumas y mezclas. Las mediciones reológicas son útiles cuando hay que desarrollar nuevos productos o ingredientes alternativos, como alternativas a la carne o la leche.

El estudio de las propiedades reológicas de las proteínas vegetales ayuda a los especialistas en investigación y desarrollo a mejorar la calidad de los productos. Sin embargo, los análogos de la carne aún difieren en sabor, tacto y aroma de la carne real. Otra información vital sobre los alimentos de origen animal y vegetal es el comportamiento de la grasa a distintas temperaturas.

Además, un análisis en profundidad de las características reológicas puede aportar información sobre la estabilidad y el aspecto de los productos a base de almidón. Así, la capacidad de recubrimiento y el comportamiento de flujo son cruciales para su atractivo visual y sensorial cuando se trata de productos alimentarios como ketchup, salsas y aderezos. La adherencia de un material (capacidad de agarrarse a los alimentos) es el resultado de tres factores reológicos: el límite elástico, la viscosidad de corte cero y la viscoelasticidad.

Aunque existe una importante demanda de alternativas a la leche, la aceptación por parte de los consumidores es escasa debido a las diferencias de aspecto, sensación en boca y comportamiento durante el almacenamiento. Del mismo modo, también se espera que los yogures desnatados tengan una textura cremosa y sedosa.

La reología es una poderosa herramienta que puede utilizarse para desarrollar nuevos alimentos o mejorar o controlar los productos existentes.

En AMETEK Brookfield, ofrecemos análisis reológicos de laboratorio para muestras que van desde polímeros, líquidos, suspensiones y geles. Nuestros reómetros son innovadores y avanzados, y han sido especialmente diseñados para realizar mediciones viscoelásticas en cuestión de minutos. Nuestros reómetros de la serie RSX se han diseñado para realizar sofisticados análisis reológicos con velocidad de cizallamiento controlada y modos de tensión controlada. Son los preferidos en los laboratorios de investigación, ya que ofrecen características superiores, como un diseño robusto para plantas de producción, una pantalla táctil grande y fácil de usar, y la capacidad de analizar muestras de tamaño muy pequeño.

¿Por qué pequeños volúmenes de muestra?

Las muestras pequeñas son las preferidas y recomendadas para las mediciones de viscosidad, ya que ofrecen una enorme ventaja: se pueden realizar mediciones muy sofisticadas y precisas utilizando tamaños de muestra diminutos con todas las precauciones necesarias. Los errores y sesgos de medición también pueden controlarse e identificarse fácilmente en una muestra pequeña.

Ventajas de utilizar pequeños volúmenes de muestra

A la hora de determinar el mejor instrumento para sus mediciones reológicas, es importante conocer bien el volumen de muestra disponible para las pruebas. Es crucial hacer coincidir el volumen de muestra disponible con los requisitos del instrumento para las pruebas.

Los volúmenes de muestra pequeños para las mediciones de viscosidad son un reto, especialmente cuando se miden muestras costosas como proteínas, productos químicos especializados, aceites, etc. Los volúmenes de muestra pequeños son una opción más segura y preferida en los casos de desarrollo de nuevos fármacos, ya que los medicamentos candidatos pueden estar disponibles únicamente en tamaños pequeños.

Los viscosímetros y reómetros Brookfield de AMETEK han sido diseñados para realizar pruebas con pequeños volúmenes de muestra. La medición de la viscosidad de pequeños volúmenes de muestra puede proporcionar ventajas, como comodidad, precisión, costes reducidos, seguridad y procesos de ensayo simplificados. Algunos materiales pueden ser muy costosos. Los ensayos con muestras de pequeño tamaño pueden simplificar la formulación y los ensayos. La capacidad de identificar cambios de viscosidad de un lote a otro ayuda a identificar incoherencias en los lotes y problemas de calidad.

Otro punto crítico de máxima preocupación es la seguridad de las pruebas, especialmente cuando se analizan materiales peligrosos y nocivos. Cuando se evalúan muestras de las industrias biofarmacéutica y química, éstas pueden presentar un comportamiento ácido o volátil. Reducir la cantidad de muestra utilizada es una forma de mitigar el riesgo.

Con la ayuda de los viscosímetros y reómetros Brookfield de AMETEK, es posible obtener resultados de ensayo fiables y precisos utilizando muestras de pequeño tamaño y con gran comodidad, flexibilidad y seguridad para los usuarios finales.

Si desea obtener más información sobre cómo ahorrar costes y, al mismo tiempo, improvisar sus necesidades de ensayos de viscosidad y reológicos, póngase en contacto con nosotros para una consulta o un ensayo de muestras.