Diseño, fabricación y caracterización reológica de un fluido magnetoreológico

Abstract

En el desarrollo del presente trabajo de tesis se fabricaron fluidos magnetoreológicos (FMR) con Magnetita como medio discreto suspendida en aceite sintético comercial. Un FMR muestra una transición de un comportamiento líquido a un comportamiento sólido mediante la aplicación de un campo magnético, lo cual sitúa este tipo de material en el grupo de materiales inteligentes “smart materials”. La magnetita utilizada en el FMR es proveniente de arenas negras de relaves de minería aluvial de oro. Se fabricaron FMR con diferentes tamaños promedio de partícula (63, 47, 33 y 20 µm), a concentración de sólidos de 5, 10 y 15% en peso. La caracterización reológica de los FMR fabricados se llevó a cabo de forma estática y dinámica. Un dispositivo que integra cuatro imanes de neodimio es instalado al reómetro Kinexus. Los campos magnéticos obtenidos fueron de 0, 50, 100, 300, 600 y 1200 Gauss. Aunque el principal parámetro modificador de la reología de un FMR es el campo magnético, la fracción volumétrica y el tamaño de partícula generan un efecto de sinergia que afecta los valores de viscosidad y esfuerzo de fluencia del FMR. El comportamiento reológico de los FMR es pseudoplastico, el cual se modeló con la ecuación de Herschel Bulkley. Para campos magnéticos bajos el tamaño de partícula es el parámetro que posiblemente determina la formación de estructuras en el FMR. Estas estructuras se hacen más rígidas a medida que se incrementa el campo magnético, como consecuencia de esta rigidez existirá un incremento de la viscosidad, relacionada directamente con el aumento del tamaño de partícula. Con el aumento en la concentración de partículas se incrementa el esfuerzo de fluencia y se propicia la formación de una mayor cantidad de estructuras, contribuyendo que con cada estructura formada se crea un mayor efecto de elasticidad en el FMR, es decir, aumenta el módulo elástico G’. Los FMR con partículas menores a 20 µm proporcionan una mayor elasticidad que aquellos FMR formulados con partículas superiores a este tamaño, así pues, los FMR formulados con tamaños de partícula de 20 µm son los más eficientes para obtener un cambio entre un comportamiento líquido y un comportamiento sólido con la aplicación de campos magnéticos. Finalmente, los FMR fabricados satisfacen los diferentes requerimientos de amortiguación de motocicletas con diferentes propósitos de conducción.