Tema 8. Sedimentación y...

Tema 8. Sedimentación y Reología

Dra. Amelia Ramón López

Área de Farmacia y Tecnología Farmacéutica,Universidad Miguel Hernandez

Curso 2013-2014

Tema 8. Sedimentación y Reología 2

Sedimentación

Consecuencia de la gravedad

o una fuerza centrífuga que se

aplica sobre un sistema

Vsed es la velocidad de caída de las partículasg es la aceleración de la gravedad ρo es la densidad de las partículas ρ es la densidad del fluido. η es la viscosidad del fluido. r es el radio equivalente de la partícula.x es la distancia de la partícula al centro de rotaciónw es la velocidad angular

x·w2


ReologíaEstudia cómo se deforma y fluye la materia cuando se le somete a una compresión, tensión o fuerza de cizalla

Ante una compresión o tensión, el SDH se comporta como un líquido

Cuando se aplica una fuerza de cizalla, la porción inferior permanece estacionaria y la superior se desplaza.� Tras cesar la fuerza:

� Material retorna a su posición original

� Se recobra parcialmente

� Permanece en la nueva posición

Depende del material, la fuerza aplicada y el tiempo


Sólidos ideales y fluidos newtonianos

Ley de Hooke: una fuerza de estiramiento se aplica sobre un sólido ideal, la magnitud del estiramiento o deformación produida es proporcional a la tensión aplicada.Si se supera el límite, el material sufre una deformación permanente, comienza a presentar características de líquido.Fluido newtoniano al aplicar la fuerza se deforma y fluye; cuando la fuerza cesa no recupera su estado inicial. Es un líquido ideal


Ley de Newton: S=η�D donde η es la viscosidad y D la velocidad de cizalla. Al inverso de la viscosidad se le conoce como “fluidez”.



La viscosidad de un fluido se debe a su fricción interna



El comportamiento reológico de un sistema disperso depende de:� La viscosidad del medio de dispersión

� La concentración

� La forma y tamaño de las partículas

� Las interacciones entre las partículas

� Las interacciones entre las partículas y el medio de dispersión.


El estudio de la reología de un SDH proporciona información sobre su estructura interna


Viscosidad de sistemas coloidales y dispersiones

kc

spsp ==η

φη

5,2

La representación de ηsp/c frente a diferentes concentraciones de polímero da una recta

� La ordenada en el origen es la “viscosidad intrínseca”.

� La pendiente pendiente es la constante de Huggins y da una idea de la interacción que se produce entre el disolvente y el polímero. Un valor positivo indica una interacción débil entre ambos.


Fluidos no newtonianosNo siguen la Ley de Newton y su viscosidad no permanece constante, sino que varía con la velocidad de cizalla aplicada.

Se describe este comportamiento con reogramas donde se representa la velocidad de cizalla frente a la fuerza de cizalla.

Tipos� Comportamiento plástico Bingham

� Comportamiento pseudoplástico

� Comportamiento dilatante


Comportamiento plástico Bingham

No fluyen a fuerzas de cizalla menores de cierto valor denominado “valor de ruptura Bingham”. A partir de ese momento se comporta como un fluido newtoniano.

Para caracterizarlos se utiliza la viscosidad plástica (ηp) y el valor de ruptura (Sb).

S es la fuerza de cizalla aplicada y D es la velocidad de cizalla.

Ej. Pasta de dientes

DSS pb ·η+=

Comportamiento pseudoplástico

Aquellos que poseen un valor de ruptura tan bajo que no es apreciable, y además, su viscosidad diferencial disminuye continuamente con la fuerza de cizalla.

A velocidades de cizalla muy altas y muy bajas, se observa linealidad. S es la fuerza de cizalla, Si es la fuerza de cizalla característica para cada material y αes una constante del modelo


1

0

)/(1 −∞

∞ +−+= α

ηηηηiSS

Comportamiento dilatante

Dilatancia: cuando se aplica una fuerza a un sistema formado por partículas sólidas dispersas en un líquido y se observa un aumento en su volumen.

Al aumentar la velocidad de cizalla, aumenta la viscosidad (dilatancia reológica), aumenta la resistencia a la cizalla y el volumen de expansión.

Proceso reversible

Ej. Huella del pie en la arena


Comportamiento tiempo-dependiente

Tiempo de relajación: tiempo que tarda el sistema en adaptarse a un cambio repentino en las condiciones externas

Si el tiempo de relajación es pequeño, el sistema es tiempo-independiente. Si se puede observar, es tiempo-dependiente

Análogamente, la recuperación también puede ser progresiva. Dos tipos de sistemas:

�Tixotropía

�Reopexia



Tixotropía: � Los fluidos que experimentan aclaración por cizalla tardan cierto

tiempo en recomponer la estructura interna una vez que haya sido rota por la fuerza aplicada. La estructura interna se recupera lentamente.

� Estos fluidos se denominan “fluidos tixotrópicos” o “tixotrópicos positivos”

Reopexia: Aquél que recobra antes la viscosidad inicial sometiéndolo a velocidades de cizalla bajas que dejándolo en reposo. Es una aceleración de la recuperación tixotrópica.


Viscoelasticidad

Cuando un material sobre el que se ejerce una fuerza almacena parte de dicha energía como energía elástica mientras que otra parte se disipa como calor.

Poseen cierto grado de viscosidad y elasticidad, y existe un amplio abanico desde los que se comportan mas bien como sólidos hasta los más semejantes a los líquidos.

Ej. Queso fundido



Bibliografía

Tecnología farmacéutica. Vila Jato, José Luis Madrid Síntesis D.L. 1997

Tratado de Farmacia Galénica. C.Faulí i TrilloLuzán S.A. de Ediciones

Manual de tecnología farmacéutica. Lozano Estevan, MC Ámsterdam; Barcelona Elsevier D.L. 2012

Farmacia galénica. Le Hir, Alain. Barcelona Masson 1995

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