Reseña

El estudio de los fenómenos de transporte y la reología de fluidos complejos es uno de los tópicos más importantes en la enseñanza de la Ingeniería Química. Estos temas son una parte esencial de la mecánica clásica Newtoniana, la termodinámica irreversible, la transferencia de materia con generación química y su relación con las ecuaciones constitutivas reológicas. Esta obra plantea, desde el enfoque de la ingeniería química, el estado del arte, el diagrama de proceso, el análisis de proceso, el modelado matemático, las simulaciones numéricas, el análisis de resultados junto con las conclusiones, así como el trabajo futuro de los fenómenos de transporte y la reología de fluidos estructurados aplicados a entender la amplifcación del sonido en el ser humano a través de un concepto conocido como flexo-electricidad y su aplicación en las células ciliadas externas. Este tipo de sistemas se estudia mediante aproximaciones de primeros principios. Suponiendo que la materia se conserva y que no existe generación en el sistema, se aplica la segunda ley de Newton a un medio continuo. Se propone un nuevo modelo reológico que es una variante de un modelo de Burgers. La ecuación constitutiva reológica Herrera-Rey describe el sistema termodinámico conformado por las dos fases líquidas viscoelásticas y un sólido flexo-eléctrico. Asumiendo que el proceso es isotérmico, fluido es incompresible y que los mecanismos gravitacionales son despreciables, se obtiene una expresión analítica que describe el campo eléctrico en función del flujo volumétrico y de los mecanismos inherentes: (i) inerciales, (ii) viscosos, (iii) viscoelásticos, (iv) elásticos, y (v) flexo-eléctricos. Estos mecanismos describen un espacio paramétrico 3D los cuales tienen una interpretación física a través de los grupos adimensionales. El número que describe la competencia entre los mecanismos viscosos-inerciales y visco-elásticos es el número elástico E = 1/De2 = Re/We. La dispersión que es clave para obtener la máxima respuesta dinámica lineal del sistema y está definida mediante un cociente entre una variable geométrica y una función que depende del número Elástico, fuerzas inerciales y un operador asimétrico que contiene toda la información reológica y que es función del Womersley. Las condiciones para obtener la máxima respuesta de las funciones de transferencia del campo eléctrico y el flujo volumétrico y el esfuerzo-inercial en la pared, se obtiene cuando: (i) Existe una asimetría en las fases viscoelásticas, la viscosidad de bulto es máxima, la membrana flexo-eléctrica es deformable y el número elástico E es menor a uno. Bajo estas condiciones se obtiene una resonancia dominante seguido de un tren de curvas resonantes que pueden tener implicaciones biológicas importantes. Finalmente obtuvimos una manera de clasificar mediante la comparación de las dos funciones de transferencia claves de este trabajo, patrones que describen las resonancias y que se representan por medio de lazos multivaluados que son huellas particulares del sistema. Una persona que ha perdido la capacidad auditiva, no presenta este tipo de ciclos. De esta manera, estas herramientas representan una alternativa para estudiar este tipo de sistemas biológicos ya que, las células ciliadas externas son irreversibles, por lo que esta investigación representa una alternativa para entender el funcionamiento de estos sistemas complejos y presentar alternativas para implantes cocleares mediante modelado matemático y simulación computacional.