Guía docente de Fluidos Nanoestructurados. Propiedades Reológicas (M44/56/3/15)

Propiedades mecánicas de los materiales a escala nanométrica.
Nanoestructuras. Tipos de sistemas (partículas, hilos, tubos, superficies) que pueden presentar dimensiones nanométricas.
Viscoelasticidad de nanofluidos.
Métodos experimentales: reología de fluidos complejos.
Aplicaciones biotecnológicas de diversos nanosistemas.

El alumnado no requiere de otros requisitos que los propios de acceso al Máster.

• Comprender el significado físico de las magnitudes que describen la deformación y flujo de materiales bajo la acción de esfuerzos mecánicos.
• Describir fenomenológicamente el flujo de líquidos no-newtonianos y conocer las ecuaciones constitutivas que describen su comportamiento.
• Describir fenomenológicamente la deformación y flujo de materiales viscoelásticos y las ecuaciones constitutivas y modelos que describen su comportamiento.
• Preparación de fluidos nanoestructurados.
• Medir la viscosidad de fluidos utilizando viscosímetros rotacionales.
• Medir los módulos mecánicos que describen el comportamiento de materiales viscoelásticos.
• Reconocer fenómenos de deformación/flujo no-lineales de interés tecnológico.
• Relacionar el comportamiento de materiales viscoelásticos con la estructura microscópica de fluidos o sólidos complejos.
• Aplicar lo anterior a suspensiones, emulsiones y polímeros de interés industrial y biomédico.

TEMARIO TEÓRICO:

I) ECUACIONES CONSTITUTIVAS DE FLUIDOS NEWTONIANOS Y SÓLIDOS ELÁSTICOS

Bases físicas de los fluidos. Descripción Lagrangiana y Euleriana. Modelo de fluido ideal. Ecuaciones de Euler y de Lamb-Gromeka. Modelo de fluido lineal viscoso. Primero y segundo coeficiente de viscosidad. Ecuaciones de Navier-Stokes.

II) VISCOELASTICIDAD. MÉTODOS EXPERIMENTALES EN REOLOGÍA

LÍQUIDOS NO-NEWTONIANOS. Líquidos no-newtonianos con propiedades independientes del tiempo. Líquidos no-newtonianos con propiedades dependientes del tiempo: Tixotropía y reopexia. Métodos experimentales: Viscosimetría.

VISCOELASTICIDAD LINEAL. Ecuación constitutiva general. Módulos viscoelásticos. Modelos viscoelásticos: Modelos de Kelvin-Voigt y de Maxwell generalizados. Materiales viscoelásticos lineales en régimen oscilatorio. Métodos experimentales.

TÉCNICAS EXPERIMENTALES EN REOLOGÍA. Medidas en estado estacionario (viscosimetría). Medidas transitorias (fluencia-recuperación y ensayos de relajación). Medidas dinámicas (oscilometría).

III) REOLOGÍA DE FLUIDOS COMPLEJOS

Coloides y suspensiones. Efectos hidrodinámicos y esferas duras. Fluidos complejos estables (repulsivos) e inestables (atractivos). Tixotropía y esfuerzo umbral. Espesamiento y dilatancia. Reometría de suspensiones. Modelización estructural. Simulaciones a nivel de partícula. Reología interfacial. Fluidos complejos avanzados (partículas no esféricas; medios viscoelásticos; ferrofluídica; electro- y magneto-reología). Técnicas avanzadas (flujos confinados no convencionales, tribo-reología y microrreología).

IV) REOLOGÍA DE MATERIALES BIOLÓGICOS COMPUESTOS

Líquidos y geles poliméricos. Biopolímeros. Tejidos biológicos. Efecto de incrustaciones en matrices poliméricas. Técnicas experimentales.

Trabajos monográficos:

• Simulación computacional en fluidos complejos.
• Reología de emulsiones, suspensiones, y líquidos y geles poliméricos.
• Reología de productos farmacéuticos y cosméticos: cremas, pomadas, geles.
• Reología de asfaltos, aceites, grasas, lubricantes multigrado.
• Reología de derivados de la industria química: pinturas, tinta, papel, cerámicas, detergentes líquidos.
• Fluidos electrorreológicos y magnetorreológicos.
• Reología de biopolímeros.

Prácticas de laboratorio:

En cada trabajo monográfico se podrán realizar medidas con un reómetro de las propiedades del material elegido:

• Medidas en estado estacionario: viscosidad, esfuerzo umbral.

• Medidas bajo esfuerzo de cizalla oscilante: módulos viscoelásticos.

• Barnes, H. A., J. F. Hutton, K. Walters. An Introduction to Rheology. Elsevier. Amsterdam. 1989.
• Kundu, P. K., I. M. Cohen. Fluid Mechanics. Elsevier. Amsterdam. 2008.
• Lakes, R. Viscoelastic Materials. Cambridge University Press. 2009.
• Larson, R. G. The Structure and Rheology of Complex Fluids. Oxford University Press. Nueva York. 1999.
• Macosko, C. W. Rheology. Principles, Measurements, and Applications. VCH. Nueva York. 1994.

• Christensen, R. M. Mechanics of Composite Materials: Krieger Publishing Company. 1991.
• Huilgol, R. R., N. Phan-Thien. Fluid Mechanics of Viscoelasticity. Elsevier. Amsterdam. 1997.
• Hunter, R. J. Foundations of Colloid Science. Clarendon Press. Oxford. 1987.
• Owens, R., T. N. Phillips. Computational Rheology. Imperial College Press. Londres. 2002.
• Schramm, G. A Practical Approach to Rheology and Rheometry. Gebrüder Haake GmbH. Kalsruhe. 1994.
• Steffe, J. F. Rheological methods in food process engineering. Freeman Press. East Lansing, MI (USA). 1996.

El artículo 17 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que la convocatoria ordinaria estará basada preferentemente en la evaluación continua del estudiante, excepto para quienes se les haya reconocido el derecho a la evaluación única final.

La evaluación continua se realizará mediante: i) ejercicios y actividades en clase; ii) prácticas de laboratorio y entrega del correspondiente informe; iii) presentación oral y escrita de un trabajo monográfico final de la asignatura propuesto y supervisado por los profesores.

La calificación final responderá al siguiente baremo:

* Ejercicios y actividades en clase: 20 %.

* Prácticas de laboratorio: 30 %.

* Trabajo monográfico: 50 %.

El artículo 19 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondrán de una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua. De esta forma, el estudiante que no haya realizado la evaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.

Examen teórico-práctico y/o trabajo monográfico: 100 %.

El artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas.

Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de las clases o por causa sobrevenidas. Lo solicitará, a través del procedimiento electrónico, a la Coordinación del Máster, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

La evaluación en tal caso consistirá en:

Examen teórico-práctico y/o trabajo monográfico: 100 %