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REOLOGÍA TEÓRICA Y EXPERIMENTAL DE FLUIDOS ESTRUCTURADOS

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LI-FESZ-570619

ÁREA DE DESARROLLO

La reología es el estudio de la relación esfuerzo-deformación de los materiales que son capaces de fluir. Se define como la especialidad de la física centrada en el análisis de los principios que determinan cómo se mueven los fluidos. Este concepto fue propuesto por el científico estadounidense Eugene Cook Bingham (1878-1945). La reología es una parte de la mecánica de medios continuos. Una de las metas más importantes es encontrar ecuaciones constitutivas (relaciones esfuerzo-deformación) para modelar el comportamiento de los materiales bajo diferentes condiciones de flujo.

Las propiedades materiales se pueden medir mediante reómetros, esta parte de la reología se denomina: reometría. Un reómetro es un aparato que aplica al material bajo prueba deformaciones en situaciones de flujo controladas y mide los esfuerzos o viceversa.

Algunas de las propiedades reológicas importantes son:

  • Viscosidad de corte en estado estacionario (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte en flujo continuo simple)
  • Diferencia de esfuerzos normales (relacionada con la elasticidad del material)
  • Viscosidad compleja (respuesta del material en flujo oscilatorio)
  • Módulo de almacenamiento (G’) y módulo de pérdida (G’’) (comportamiento viscoelástico lineal en flujo oscilatorio de baja amplitud)

La reología teórica emplea diversos tipos de modelos para explicar el comportamiento macroscópico de un material. Por ejemplo, los polímeros se pueden representar como cadenas de esferas conectadas mediante enlaces rígidos o elásticos que simulan las cadenas de moléculas de alto peso molecular que constituyen dichos materiales.

La reología tiene que ver de alguna u otra manera en el estudio de las propiedades de los materiales, los investigadores de las áreas de física, química, ingeniería, biología y matemáticos son los principales (pero no únicos) involucrados en el estudio y desarrollo de esta disciplina.

A futuro se pretende caracterizar y simular en diferentes condiciones de flujo, diversos materiales de importancia industrial que van desde hidrogeles hasta fluidos biológicos como la sangre pasando por pinturas, cosméticos, sistemas de liberación de fármacos, fracciones de petróleo, alimentos funcionales, polímeros naturales y sintéticos, etc. Para predecir el comportamiento de estos materiales en sus diversas transformaciones y aplicaciones industriales que permiten disminuir el número de experimentos necesarios y que son vitales para optimizar los procesos industriales donde intervienen estos materiales. En otras palabras, la reología tiene que ver con el desarrollo científico y tecnológico de una gran variedad de empresas e instituciones estratégicas para el desarrollo del país en cuyas actividades incluyan alguno de los productos mencionados.

OBJETIVOS

  • Establecer un laboratorio de reometría que coadyuve a las líneas de investigación de la FES Zaragoza
  • Estudiar, modelar y caracterizar reológicamente diversos materiales de interés industrial para poder predecir su comportamiento en diferentes situaciones de flujo y bajo diferentes condiciones.
  • Crear desarrollos tecnológicos y conocimiento básico de frontera relacionado con la reología.

PROYECTOS VIGENTES EN LA LÍNEA

  1. PAPIME 105919. Material didáctico, aula virtual y blog para apoyo de las asignaturas de matemáticas I y II de la carrera de ingeniería química.
  2. PAPIIT IN115919. Análisis del flujo pulsátil de sangre humana con hipercolesterolemia, mediante una ecuación constitutiva nueva, caracterización reológica y simulación computacional en venas elásticas e inelásticas.
  3. PAPIME 116519. Fenómenos de transporte avanzados: fluidos no-newtonianos viscoelásticos lineales y no lineales.

P R O D U C C I Ó N    C I E N T Í F I C A

RESPONSABLE

Fausto Calderas García Profesor Asociado B tiempo completo Teléfono   (cel): 5523161678 E mail faustocg@unam.mx

UBICACIÓN

 Laboratorio de reología y fenómenos de transporte. L7 Primer Piso. Unidad Multidisciplinaria de Investigación Experimental (UMIEZ). FES Zaragoza. Campus II. UNAM

I N T E G R A N T E S

Dr. Edtson Emilio Herrera Valencia (SNI-1) FES-Z

Dr. Luis Medina-Torres (SNI-2). FQ

Dr. Octavio Manero Brito (SNI-3) IIM

Dr. Mayra Luz Sánchez Villavicencio (SNI-C) UAM-I

Dr. Marina-Diola Nuñez (SNI-C) UJED, Durango

Profesor Emérito Dr. Alejandro Rey (McGill University)

Estudiantes de Doctorado

M. I. Ricardo Mendoza Vizcaya. FES-Z

M. I.Alejandro Juvenal Guzmán Gómez. FES-Z

M. I. Luis Antonio Ramírez Torres. FES-Z