- En prácticamente todas las industrias, como la farmacéutica, petrolera, de pinturas, alimentos, lechera y de la construcción, se requieren reómetros
- La creación universitaria, denominada Reómetro electromagnético de esfera giratoria en sedimentación, llevó a la solicitud de una patente que ya obtuvo el primer visto bueno por parte del IMPI
Ciudad de México.- En las industrias farmacéutica,
petrolera, de pinturas, alimentos, lechera y de la construcción, entre otras,
es necesario caracterizar fluidos. Para ello se utilizan reómetros,
instrumentos que miden el índice de fluidez de un líquido, mezcla o suspensión,
bajo la acción de fuerzas externas.
En la Universidad Nacional Autónoma de México un grupo de
científicos desarrolló un dispositivo de bajo costo para fluidos newtonianos y
no newtonianos y, en particular, para los adelgazantes, que combina dos tipos
de movimientos. El denominado Reómetro electromagnético de esfera giratoria en
sedimentación está en proceso de patente.
Francisco Antonio Godínez Rojano, investigador del Instituto
de Ingeniería (II) de la UNAM, explicó que los newtonianos son fluidos que se
definen “por una relación lineal entre el esfuerzo y la velocidad de
deformación; los no newtonianos no siguen esta Ley que planteó Isaac Newton.
“Nos interesó, en específico, caracterizar fluidos
adelgazantes. Su particularidad es que al aplicarles una deformación a cierta
velocidad presentan un ‘adelgazamiento’ o disminución en la viscosidad”.
Ejemplo de ellos son la leche, la pintura o la sangre humana.
Para lograr esa deformación, el dispositivo se basa en la
caída de una esfera a través del fluido a caracterizar, al combinar ese
movimiento con otro rotacional; ambos se dan conjuntamente.
Godínez Rojano, junto con Roberto Zenit, del Instituto de
Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM, y Eric Lauga, de la Universidad
de Cambridge, Reino Unido, utilizaron un par de bobinas de Helmholtz, es decir,
un arreglo de alambres enrollados por los cuales pasa una corriente eléctrica
para generar un campo magnético.
En tanto, la esfera en el fluido está equipada con un imán
permanente en el centro; al conectar y hacer rotar a las bovinas, el imán no
sólo se enfila con sus líneas de campo, sino que también gira, precisó el
académico universitario. Por gravedad, la esfera produce sedimentación (una
especie de hundimiento) en el fluido.
Así se combinan ambos movimientos: uno rotacional y otro de
sedimentación. Con esto es posible ajustar modelos reológicos para obtener las
propiedades o características que distinguen a cada fluido adelgazante.
El reómetro arroja el índice de adelgazamiento, una
constante que normalmente se llama “n”. Para cualquier fluido newtoniano, en
principio, esa constante debe ser igual a uno, es decir, su viscosidad puede
ser la que sea, pero siempre se mantiene constante, independientemente de la
velocidad de deformación.
En esos fluidos la peculiaridad es que se comienzan a
deformar cada vez más rápido y su viscosidad es cada vez menor. Cualquier
prueba se realiza a diferentes velocidades de giro; inicia con velocidades
bajas y normalmente sedimenta poco, y al aumentar, también se incrementa la
sedimentación.
En el caso del dispositivo universitario se realizaron
pruebas con tres tipos de fluidos: mezclas de carbopol (un polímero) y de dos
compuestos químicos: trietanolamina (orgánico) y etilenglicol. Como fluido
newtoniano de referencia y para comparar, se utilizaron mezclas de agua y miel.
La novedosa idea de combinar esos movimientos llevó a la
solicitud de la patente que ya obtuvo el primer visto bueno por parte del
Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI); ahora se realizará un
análisis a profundidad del instrumento.
Obviamente, expuso Francisco Godínez, ya existen
dispositivos comerciales; la pregunta es cómo podríamos competir contra eso y
la mejor manera es con el costo. “El nuestro podría ser más económico, de
cientos de miles y hasta más de un millón de pesos, a menos de 100 mil”.
Una vez que ya se cuenta con un prototipo, hay que mejorar
su apariencia y automatizarlo, de modo que el usuario llegue, introduzca la
sustancia a caracterizar y reciba sus resultados. En cuanto se obtenga la
patente, el siguiente paso sería comercializarlo, ya sea a través de una
transferencia de tecnología a una empresa o mediante la creación de una propia,
spin-off, en el Instituto de Ingeniería. Ahora ya se piensa en obtener la
patente en Estados Unidos y Europa.
A la par del registro de patente se escribió el artículo
Sedimentation of a rotating sphere in a power-law fluid, publicado en la
prestigiosa revista Journal of Non Newtonian Fluid Mechanics, que también contó
con las colaboraciones de Eric Lauga para los cálculos y análisis de
resultados, y de otra integrante del IIM, Elsa de la Calleja, para algunos
experimentos.
No menos importante ha sido la formación de recursos
humanos, estudiantes de licenciatura y posgrado, a cargo de Godínez Rojano y
Zenit.
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