PREDICCIÓN DE FLUJO BANDEADO EN SOLUCIONES MICELARES POR MEDIO DE MODELOS REOLÓGICOS BASADOS EN TEORÍAS CINÉTICAS

Abstract

En este trabajo se presenta un análisis de modelos reológicos (BMP y cinético) aplicados a datos experimentales de sistemas micelares, con los cuales es posible predecir el fenómeno de flujo bandeado y el comportamiento en general de fluidos complejos. El modelo BMP fue utilizado como la base para el desarrollo de diagramas de fase, con una metodología propuesta para identificar, clasificar y localizar las transiciones de fase o estructurales inducidas por esfuerzo de corte, analizando el comportamiento de los parámetros del modelo. A partir de experimentos reológicos lineales y no lineales, en función de las variables del sistema (concentración y temperatura del tensoactivo), se obtuvieron los diagramas de transiciones de fase termodinámicas y estructurales inducidas por corte que perimite encontrar los límites de transición de fase y estructurales para los sistemas CTAT/agua y Pluronic P103/agua. Por otro lado se aborda el análisis del modelo cinético, cuyo desarrollo está basado en la teoría de estados transitorios y de la Termodinámica Irreversible Extendida (EIT). Este modelo cinético describe las dinámicas de rompimiento y reformación de estructuras micelares en fluidos complejos y su comportamiento basado en micro-estados estructurales y/o conformacionales. Estos procesos se modelan en un esquema cinético acoplado constituido por un conjunto de ecuaciones cinéticas reversibles que describen la evolución promedio de los tres microestados (micelas libres cortas, cadenas micelares tipo gusano libres y cadenas micelares tipo gusano enredadas) que reflejan la complejidad de las interacciones macromoleculares. Se realizaron los ajustes paramétricos del modelo cinético para los sistemas CTAT/agua y Pluronic P103/agua y predicciones del modelo cinético. Las predicciones del esfuerzo de corte y las primeras diferencias de esfuerzos normales como función de la velocidad de corte se ajustaron bien a los datos experimentales. Con base en los resultados obtenidos en el presente trabajo fue posible hacer predicciones más reales y exactas en sistemas de fluidos complejos, aplicando las herramientas propuestas con ambos modelos, para diversos sistemas micelares que presenten comportamientos similares a los planteados en este trabajo, como el flujo bandeado.