Tixotropía

Tixotropía
Fluidos Tixotrópicos: los fluidos tixotrópicos son fluidos dependientes del tiempo de aplicación, en los que su viscosidad disminuye al aumentar el tiempo de aplicación del esfuerzo cortante, recuperando su estado inicial después de un reposo prolongado. Se caracterizan por un cambio de su estructura interna al aplicar un esfuerzo. Esto produce la rotura de las largas cadenas queforman sus moléculas. Dichos fluidos, una vez aplicado un estado de cizallamiento (esfuerzo cortante), sólo pueden recuperar su viscosidad inicial tras un tiempo de reposo.
La tixotropía indica una continua ruptura o reorganización de la estructura dando como resultado una disminución de la resistencia al flujo. En general la tixotropía implica que hay una asociación de partículas demacromoléculas capaces de producir una estructura tridimensional.
Número de Péclet
El número de Péclet da una medida de la importancia relativa de los esfuerzos de corte comparado con el movimiento Browniano.
Pe=(6πηγ ̇r^3)/(k_B T)
r= radio de partícula
γ ̇= velocidad de cizallamiento
Suspensiones coloidales
En suspensiones coloidales (aquellas donde el movimiento Browniano no puede despreciarse)puede observarse comportamiento pseudoplástico, es decir la viscosidad del fluido disminuye cuando se aumenta la velocidad de cizallamiento. Las suspensiones coloidales también presentan comportamiento tixotrópico, es decir una disminución continua de la viscosidad con el tiempo de cizallamiento y la posterior recuperación bajo esfuerzo reducido. La idea es que el cambio en la viscosidad es causadopor la formación de estructuras dentro de una suspensión coloidal bajo esfuerzo de corte. Se asume que para las suspensiones coloidales la dinámica es dominada por la difusión Browniana.
Suspensiones Macroscópicas
Existen pocos datos experimentales para las suspensiones macroscópicas, es decir, para suspensiones con Péclet mayores donde el movimiento Browniano puede despreciarse. Se cree que lafalta de movimiento browniano para estas grandes partículas elimina la reversibilidad en cambios estructurales y complica los experimentos.
En el paper se presenta un estudio experimental de la viscosidad de una suspensión macroscópica, bajo cizallamiento constante. La suspensión se prepara con una alta fracción de empaquetamiento y su densidad se corresponde a la de un fluido Newtoniano. Laviscosidad de la suspensión depende de la velocidad de cizallamiento y el tiempo de aplicación.
El paper presenta resultados experimentales sobre el comportamiento de las suspensiones macroscópicas bajo cizallamiento constante a γ ̇=50 s^(-1) de número de Péclet de siete órdenes de magnitud mayor que los números de Péclet cubiertos por los experimentos con suspensiones coloidales. Se encuentraevidencia de un comportamiento tixotrópico de la suspensión con tiempos de relajación muy grandes. Se especula que la escala de tiempo está dominada por los efectos de ordenación dentro de la red granular densamente poblada proporcionadas por los granos. La disminución de la viscosidad bajo cizallamiento coincide con un aumento en el ordenamiento de las partículas.

Sistema experimental
Lasuspensión investigada consistió en granos de cristal esféricos, principalmente SiO2, con una densidad de 2.45g/cm3, dispersos en una solución acuosa de ZnI2.
Las partículas se tamizan para obtener una distribución de tamaño de partícula bien definida que luego se mide con un equipo.
La suspensión se preparó con una fracción de empaquetamiento de ϕ=50.49%. Se chequeó a 20°C por varias horas que lasuspensión permanecía homogénea y los granos de cristal no sedimentaban al fondo ni subían a la parte superior del recipiente. El fluido “portador”, la solución de ZnI2, es una solución Newtoniana.
el cilindro interior tiene un cono en el extremo inferior. debido a las partículas relativamente grandes, una geometría de cilindro concéntrico con una relación d = 0,922 del radio Ri cilindro...