Dinamica de fluidos en sistemas complejos mediante estudios de Resonancia Magnetica

Abstract

El estudio de sistemas porosos es de gran importancia tanto en la naturaleza como en aplicaciones tecnológicas, su característica fundamental como materiales es que consisten de poros o huecos generalmente interconectados a manera de red dentro de una matriz sólida. Una herramienta de caracterización indirecta muy utilizada tanto en medicina como en la industria del petróleo es la Resonancia Magnética Nuclear (RMN). Con esta técnica es posible obtener información de los poros a través de las propiedades de fluidos confinados o fluyendo por los mismos. En esta tesis se estudiaron redes poliméricas macroporosas saturadas bajo distintas condiciones de síntesis variando el grado de entrecruzamiento, obteniendo así redes heterogéneas donde la porosidad y la estructura de poros varían dependiendo de las condiciones de síntesis. Debido a las características hidrofílicas de estas redes, el agua no solo difunde en el sistema poroso sino que también hincha la red, lo cual modifica su estructura porosa. Con diferentes técnicas de RMN se puede caracterizar morfológicamente dichas matrices orgánicas y obtener información de la interacción entre los fluidos y la superficie de los poros, la cual gobierna la funcionalidad de este tipo de materiales.Entre los múltiples eventos que toman lugar cuando la fase líquida fluye, el proceso de secado en materiales orgánicos porosos es uno de los más interesantes. La dinámica del transporte de un líquido durante su evaporación de un material poroso depende de varios factores, entre los cuales están el tamaño promedio y la distribución de los poros, las interacciones físico-químicas entre el líquido y la matriz sólida y las condiciones del ambiente externo entre muchas otras. Adicionalmente, algunos materiales orgánicos porosos pueden también contraerse durante la evaporación de líquido lo cual lleva a una variable adicional para su estudio. En esta tesis se estudió el proceso de evaporación de diferentes líquidos dentro de las matrices poliméricas y la influencia de la estructura porosa sobre la distribución de fluido dentro de los poros durante el secado. Adicionalmente se trabajó en la implementación de secuencias de imágenes de flujos en cavidades complejas, tales como modelos de aneurismas y celdas electroquímicas utilizando secuencias estándar e implementando secuencias ultra rápidas para monitorear procesos que varían rápidamente con el tiempo.