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Reometría

La reometría (del griego ῥέος (rheos)  'corriente') se refiere genéricamente a las técnicas experimentales utilizadas para determinar las propiedades reológicas de los materiales, [1] es decir, las relaciones cualitativas y cuantitativas entre tensiones y deformaciones y sus derivadas. Las técnicas utilizadas son experimentales. [1] La reometría investiga los materiales en flujos relativamente simples como el flujo de cizallamiento constante, el cizallamiento oscilatorio de pequeña amplitud y el flujo extensional. [2]

La elección de la técnica experimental adecuada depende de la propiedad reológica que se deba determinar, como la viscosidad de corte constante , las propiedades viscoelásticas lineales (viscosidad compleja o módulo elástico ), las propiedades de elongación, etc.

Para todos los materiales reales, la propiedad medida será una función de las condiciones de flujo durante las cuales se está midiendo ( velocidad de corte , frecuencia , etc.) incluso si para algunos materiales esta dependencia es extremadamente baja en determinadas condiciones (ver fluidos newtonianos ).

La reometría es una preocupación específica para los fluidos inteligentes, como los fluidos electrorreológicos y los fluidos magnetorreológicos , ya que es el método principal para cuantificar las propiedades útiles de estos materiales. [ cita requerida ]

La reometría se considera útil en los campos de control de calidad , control de procesos y modelado de procesos industriales, entre otros. [2] Para algunos, las técnicas, particularmente las tendencias reológicas cualitativas, pueden producir la clasificación de materiales en función de las principales interacciones entre diferentes componentes elementales posibles y cómo afectan cualitativamente el comportamiento reológico de los materiales. [3] Las aplicaciones novedosas de estos conceptos incluyen la medición de la mecánica celular en capas delgadas, especialmente en contextos de detección de fármacos. [4]

De fluidos no newtonianos

La viscosidad de un fluido no newtoniano se define mediante una ley de potencia: [5]

donde η es la viscosidad después de aplicar el esfuerzo cortante, η 0 es la viscosidad inicial, γ es la velocidad de esfuerzo cortante y si

En reometría, se aplican fuerzas de corte a fluidos no newtonianos para investigar sus propiedades.

Fluidos pseudoplásticos

Debido a las propiedades de fluidificación por cizallamiento de la sangre, se utiliza la dinámica de fluidos computacional (CFD) para evaluar el riesgo de aneurismas . Utilizando estrategias de solución de alta resolución, se encontró que los resultados cuando se utiliza reología no newtoniana eran insignificantes. [6]

Fluidos espesantes por cizallamiento

Un método para probar el comportamiento de los fluidos espesantes por cizallamiento es la dinámica de rotación estocástica-dinámica molecular (SRD-MD). [7] Se simulan las partículas coloidales de un fluido espesante por cizallamiento y se aplica cizallamiento. Estas partículas crean hidroagrupaciones que ejercen una fuerza de arrastre que resiste el flujo. [7]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Malkin, Aleksandr I︠A︡kovlevich; Malkin, Alexander; Isayev, Avraam (2006). Reología: conceptos, métodos y aplicaciones . Toronto: ChemTec Publishing. p. 241. ISBN 9781895198331.
  2. ^ ab Gallegos, Crispulo (2010). Reología - Volumen I. Londres: EOLSS Publications/UNESCO. págs. 7-8. ISBN 9781848267695.
  3. ^ Coussot, Philippe (2005). Reometría de pastas, suspensiones y materiales granulares: aplicaciones en la industria y el medio ambiente . Hoboken, NJ: Wiley-Interscience. pp. 2. ISBN 9780471653691.
  4. ^ Bashir, Khawaja Muhammad Imran; Lee, Suhyang; Jung, Dong Hee; Basu, Santanu Kumar; Cho, Man-Gi; Wierschem, Andreas (23 de junio de 2022). "Reometría de brecha estrecha: un nuevo método para medir la mecánica celular". Cells . 11 (13): 2010. doi : 10.3390/cells11132010 . ISSN  2073-4409. PMC 9265971 . PMID  35805094. 
  5. ^ Antonsik, A.; Gluszek, M.; Zurowski, R.; Szafran, M. (junio de 2017). "Influencia del fluido portador en las propiedades electrocinéticas y reológicas de los fluidos espesantes por cizallamiento". Cerámica Internacional . 43 (15): 12293–12301. doi :10.1016/j.ceramint.2017.06.092.
  6. ^ Khan, M.; Steinman, D.; Valen-Sendstad, K. (septiembre de 2016). "Reología no newtoniana versus numérica: impacto práctico de la pseudorreducción en la predicción de flujos estables e inestables en aneurismas intracraneales". Revista internacional de métodos numéricos en ingeniería biomédica . 33 (7): e2836. doi :10.1002/cnm.2836. PMID  27696717. S2CID  4554875.
  7. ^ ab Chen, Kaihui; Wang, Yu; Xuan, Shouhu; Gong, Xinglong (marzo de 2017). "Un estudio de dinámica molecular híbrida sobre los comportamientos reológicos no newtonianos del fluido espesante por cizallamiento". Journal of Colloid and Interface Science . 497 : 378–384. Bibcode :2017JCIS..497..378C. doi :10.1016/j.jcis.2017.03.038. PMID  28314143.