domingo, 20 de diciembre de 2015

¿Por qué no fluye el Ketchup o la pasta dentífrica?



¿Alguna vez te has preguntado por que la pasta dentífrica y/o el ketchup no fluyen cuando los aplicas sobre una superficie?

Diariamente, o al menos así debería ser, apretamos el tubo de pasta dentífrica y dejamos sobre el cepillo un pequeño hilo de pasta. Esta se queda perfectamente plantada, sin caer ni fluir. 
Igualmente ocurre con algunas salsas que comemos. La mayonesa o el ketchup están diseñadas para que no se salgan de la rebanada de pan, del trozo de carne o de las patatas pero que cuando agitemos el bote o lo apretemos la salsa fluya sin impedimentos. 

El motivo por el cual ocurren estos fenómenos se los debemos a la reología. La reología es una rama de la física que estudia la deformación y fluidez de los materiales. Dentro de la reología existen diferentes tipologías de fluidos clasificados principalmente en función de su comportamiento. 

Así pues tendríamos una primera clasificación entre Newtonianos y no Newtonianos.
Los fluidos newtonianos son aquellos que mantienen constante su viscosidad con el tiempo para un esfuerzo de cizalla (deformación) constante. Así pues un ejemplo claro es el agua.

Consideramos fluidos no Newtonianos a aquellos que no presentan una viscosidad constante, sino que esta varía con la temperatura y el esfuerzo de cizalla (deformación). Un ejemplo típico de fluido no newtoniano es la mezcla almidón-agua. Cuando se aplica una fuerza (golpeo con una cucharilla) el fluido se comporta como un sólido. Por el contrario si se deja en reposo y se vuelca la mezcla fluye como un líquido.

Bien, ya tenemos una primera clasificación de los fluidos en función de su viscosidad pero, y la pasta dentífrica? y el ketchup? que tipo de fluidos son?

Vamos a ello! En primer lugar tenemos ya claro que se tratan de fluidos no Newtonianos, verdad? De lo contrario cuando los aplicáramos chorrearía y no los podríamos utilizar de manera práctica. 
Analicemos concretamente su comportamiento. Este tipo de fluidos se comportan como sólidos en reposo puesto que una vez aplicados se quedan endurecidos. Pero si con una cucharilla los agitamos podemos comprobar que fluyen. 
Así pues este tipo de comportamientos son típicos en fluidos plásticos y pseudoplásticos. En el caso de los plásticos (Pasta dentífrica) presentan lo que se llama un esfuerzo de fluencia, una determinada fuerza necesaria para que el material empiece a fluir.
Por ejemplo, si presionamos el bote de pasta esta fluye con facilidad pero cuando se encuentra en reposo, la pasta dentífrica queda bien fijada.

Si pensamos en la salsa Ketchup tenemos un comportamiento pseudoplástico. En este caso, no es necesario aplicar una fuerza mínima para fluir pero al igual que los plásticos, conforme se aplica un esfuerzo fluye y cuando se deja en reposo se comporta como un sólido.

En resumen, el motivo por el cual la pasta dentífrica o el ketchup no fluyen cuando se aplican se lo debemos a la reología y a Eugen Bingham, padre de la reología.

Figura 1. Eugene Bingham

Según la reología se tratan de fluidos no Newtonianos y más concretamente plásticos (pasta de dientes) y pseudoplásticos (ketchup). 

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