Principales magnitudes y unidades Reología y Textura por Dra. Mª Jesús Hernández Lucas

Desde el punto de vista reológico, el omportamiento más elemental corresponde, por una parte, al llamado comportamiento elástico y, por otra, al conocido comportamiento viscoso.

En el estudio de la elasticidad, podemos referirnos a distintas deformaciones: tracción, compresión, flexión o cizalla. En el del flujo, a la cizalla o al flujo extensional, de manera que se definen dos tipos de viscosidades: la viscosidad de cizalla y la viscosidad extensional. Aquí nos centraremos únicamente en la cizalla, tanto desde el punto de vista elástico como viscoso.

Consideremos un sólido cúbico, un paralelepípedo de goma, por ejemplo, de manera que una de sus caras esté fija en una base. Apliquemos ahora una fuerza tangencial en la cara paralela, de manera que se produzca una deformación, que llamaremos cizalladura o cizalla ("shear").

Imaginad que colocáis la mano sobre este cubo de goma y, sin presionar, intentáis arrastrarlo hacia la punta de vuestros dedos. Como este bloque está pegado a la mesa, la parte superior se desplazará (x), de manera que el bloque quedará inclinado, tal y como muestra la figura inicial.

¿Esta inclinación será la misma si la fuerza aumenta? Parece obvio que la inclinación crecerá con la fuerza y aumentará x. Sin embargo, cabe plantearse ahora las siguientes cuestiones: si no variamos la fuerza, ¿la inclinación será la misma para un bloque más alto (y'>y)? ¿Se desplazará la misma x? Esta misma pregunta nos hace pensar que la deformación producida tendrá que medirse teniendo en cuenta ambas cantidades, x e y. Esto se hace considerando la magnitud llamada deformación relativa ("strain") = γ

γ= x/y

Para deformaciones muy pequeñas, coincide con el ángulo q, que es un buen indicador de la inclinación a la que nos referíamos anteriormente:

θ= tg θ = x/y

Esta deformación relativa es adimensional, ya que es el cociente de dos longitudes.

Volviendo ahora a la fuerza, ¿producirá ésta la misma inclinación independientemente de la superficie sobre la que se aplica? La intuición dice que para inclinar un bloque de goma mayor (mayor S) la mano deberá hacer más fuerza.

Por tanto, lo que interesa realmente es la fuerza que se hace por unidad de superficie. Esta magnitud es un esfuerzo o una tensión ("stress") = σ

σ= F/S

Imagino que esto os recuerda a la presión. Son de la misma familia, por eso tienen los mismos "apellidos". Las unidades en ambos casos son N/m₂, también llamados Pascales (Pa) en el Sistema Internacional de Unidades. La idea es la misma: una fuerza repartida en una superficie. Pero la diferencia es importante: en la presión, la fuerza es perpendicular a la superficie, mientras que en la cizalla, es tangencial.

Cualquier fuerza por unidad de superficie recibe el nombre de esfuerzo. En el caso de la cizalla, se habla en concreto de esfuerzo de cizalla ("shear stress"). Pues bien, en un sólido elástico ideal se cumple la ley de Hooke:

σ= G.γ

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