σ Esfuerzo (Shear stress) Para una fuerza aplicada sobre una materia en una dirección y la superficie
7.6 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
La conductividad térmica de las muestras preparadas varía entre 0.63 y 0.80 W/m·K; disminuyendo a medida que aumenta el contenido en agua; el tipo de agua utilizada apenas tiene influencia en la conductividad de la muestra, aunque parece apreciarse un ligero incremento para las muestras confeccionadas con agua marina, respecto a las preparadas con agua tridestilada.
Para muestras con un idéntico contenido en agua (50 %), la conductividad térmica no varia con el contenido porcentual en zeolita dentro de la fase sólida, tal como puede observarse en la figura 7.12.
Figura 7.12.- Comportamiento de la conductividad térmica de las muestras en función del contenido porcentual en zeolita para un contenido en agua del 50 %.
7.7.- RETENTIVIDAD
La retentividad de las muestras preparadas varía entre 4275·10-3 y 5320·10-3 s m-2, valor que aumenta con el contenido en agua, siendo en general superior en las muestras preparadas con agua tridestilada que en las preparadas con agua de mar.
Para muestras con un idéntico contenido en agua (50%), se observa que la retentividad se incrementa con el contenido en zeolita y que a nivel general su valor es superior en las preparadas con agua tridestilada que en las preparadas con agua de mar (figura 7.13).
Figura 7.13.- Comportamiento de la retentividad en función del contenido porcentual en zeolita para un contenido en agua del 50 %.
7.8.- REOLOGÍA
La viscosidad de las muestras es muy variable, estando generalmente comprendida entre 40 Pa·s hasta superar
4.8·106 Pa·s. Para velocidades muy bajas de 0.1 r/s, los valores de viscosidad se encuentran comprendidos entre
9.4·104 Pa·s y 4.8·106 Pa·s; su valor desciende muy rápidamente con la velocidad; para velocidades de 1r/s los valores de viscosidad se encuentran comprendidos entre 40 Pa·s y 1.3·105 Pa·s.
La viscosidad es superior en las muestras preparadas con agua de mar respecto a las preparadas con agua tridestilada y la reducción de su valor con la velocidad es más acusada (figura 7.14).
Figura 7.14.- Variación de la viscosidad con la velocidad para muestras con agua tridestilada y agua de mar.
El valor de la viscosidad es muy sensible al contenido en agua de la muestra, con descensos muy acusados para pequeños incrementos de agua (figura 7.15).
Figura 7.15.- Variación de la viscosidad con la velocidad en función del contenido en agua.
La viscosidad de las muestras parece incrementarse con el contenido en zeolita para pequeñas concentraciones (<20 %) para mezclas preparadas con agua tridestilada, mientras que apenas existen variaciones para mezclas preparadas con agua de mar. Para concentraciones de zeolita superiores al 20 % la mezcla pierde viscosidad de forma muy notable (figura 7.16).
Figura 7.16.- Variación de la viscosidad con el contenido en zeolita.
A nivel general, en todas las muestras, para conseguir un aumento de deformación, es necesario incrementar los esfuerzos; el esfuerzo requerido para la deformación de las muestras es superior en aquellas preparadas con agua de mar que en las preparadas con agua tridestilada (figura 7.17).
Figura 7.17.- Relación esfuerzo/deformación para muestras preparadas con agua tridestilada y agua de mar (Quintón).
El módulo de deformación generalmente es inferior en las muestras preparadas con agua tridestilada que en las muestras preparadas con agua de mar. Su valor decrece de forma potencial con el incremento de deformación (figura 7.18).
Figura 7.18.- Relación del módulo de
deformación/porcentaje de deformación, para muestras preparadas con agua tridestilada y agua de mar (Quintón).
8.- CONCLUSIONES
En función de todo lo expuesto anteriormente se pueden eestablecer las siguientes conclusiones:
1) Las características físicas de los productos utilizados son las siguientes: la montmorillonita utilizada está constituida mayoritariamente por montmorillonita cálcica, sílice y mica (illita y/o moscovita), además de
pequeñas cantidades de sepiolita y caolinita; presenta una densidad de 1.926 g/cm3 y un calor específico
de830 J/kg·K. La zeolita corresponde a un aluminosilicato de sodio puro, cuya densidad es de 1.5036 g/cm3 y cuyo calor específico es de 770 J/kg·K. El agua de mar empleada (Quinton Hipertonic), tiene un pH de 7.9 y un residuo seco de 39 g/l y su densidad es de 1.0226 g/cm3. El agua tridestilada tiene un pH prácticamente neutro (7.2), un residuo seco de 6 mg/l, y su densidad es de 0.9970 g/cm3.
2) Se ha realizado un estudio de caracterización física de mezclas de zeolita y montmorillonita con agua tridestilada y agua de mar con diferentes proporciones.
Nº identificador Código Mont. % Zeolita % % Agua tridestilada % Agua de Mar 14 25zeo+25Mont+50Trid 25 25 50 15 27Zeo+27Mont+46Trid 27 27 46 16 12.5Zeo+37.5Mont+50Trid 37.5 12.5 50 17 7.5Zeo+42.5Mont+50Tid 42.5 7.5 50 18 25Zeo+25Mont+50Quint 25 25 50 19 27Zeo+27Mont+46Quint 27 27 46 20 12.5Zeo+37.5Mont+50Quint 37.5 12.5 50 21 7.5Zeo+42.5Mont+50Quint 42.5 7.5 50
Las muestras presentan una tonalidad verdosa muy similar en todas ellas, con colores pantone 451-C, 452- C o 453-C, en los que prevalece el color de la montmorillonita. En su mayor parte las muestras presentan pH neutro entre 6.5 y 7.5, aunque existen mezclas con pH muy alejados comprendidos entre 5.28, de alguna mezcla de montmorillonita con agua de mar, y 12.24 para zeolita con agua tridestilada. A nivel general, el pH de las mezclas de montmorillonita y zeolita muestra un ligero descenso a medida que se incrementa la proporción de zeolita en la mezcla.
3) Se ha determinado, a 298,15 K y presión atmosférica, la densidad de todas las muestras, observando que oscilan entre 1.400 y 1.650 g/cm3, y que sus valores disminuyen al aumentar el contenido en agua y al aumentar la proporción de zeolita de la fracción sólida. La densidad de las mezclas tiene un valor ligeramente superior al ideal, sobre todo en el caso de zeolita, lo que supone una disminución del volumen en la mezcla. Se ha observado que la densidad aumenta ligeramente con el contenido porcentual en zeolita dentro de la fase sólida; y que las muestras preparadas con agua de mar presentan valores de densidad ligeramente superiores a las preparadas con agua tridestilada.
4) Se ha determinado el calor específico, a 298,15 K y presión atmosférica, de todas las muestras, cuyos valores oscilan entre 2540 y 2110 J/kg·K, aumentando proporcionalmente con el contenido en agua. Su valor es superior en las muestras preparadas con agua destilada que en las elaboradas con agua de mar y la diferencia entre ambos aumenta a medida que se incrementa el contenido en agua.
5) Se ha determinado la conductividad térmica de las muestras a 298,15 K y presión atmosférica, obteniéndose valores entre 0.63 y 0.80 W/m·K, que disminuyen a medida que aumenta el contenido en agua; el tipo de agua utilizada apenas tiene influencia en la conductividad de la muestra, aunque parece apreciarse un ligero incremento en las muestras elaboradas con agua marina, respecto a las preparadas con agua tridestilada. 6) Con los datos de densidad, calor específico y conductividad térmica se ha calculado la retentividad de las
muestras preparadas, cuyos valores oscilan entre 4275·10-3 y 5320·10-3 s/m2; su valor aumenta con el contenido en agua, siendo en general superior en las muestras preparadas con agua tridestilada que en las preparadas con agua de mar. Se ha observado que la retentividad aumenta ligeramente a medida que se incrementa la proporción de zeolita en la fase sólida de la mezcla.
7) Se ha realizado un estudio reológico de las muestras preparadas, en el que se ha observado que todas presentan un comportamiento psudoplástico y tixotrópico, con un umbral de esfuerzo variable entre 3 Pa y 1900 Pa.
Presentan comportamiento elástico sólo en las primeras fases de deformación, menores del 1 %; en general, a partir del 10 % de deformación, las muestras presentan un franco comportamiento viscoso. El
valor de la viscosidad es muy sensible al contenido en agua, con descensos muy acusados para pequeños incrementos de esta. Sus valores presentan grandes variaciones, entre 40 Pa·s a más de 4.8·106 Pa·s; descendiendo muy rápidamente al aumentar la velocidad de rotación. Las muestras preparadas con agua de mar presentan mayor viscosidad que las preparadas con agua tridestilada y la reducción de su valor con la velocidad es más acusada; también requieren un mayor esfuerzo para su deformación. La viscosidad de las muestras preparadas con agua tridestilada parece incrementarse con el contenido en zeolita para pequeñas concentraciones (<20%), efecto que no sucede con las preparadas con agua de mar. En todas las muestras, para concentraciones de zeolita superiores al 20 %, la viscosidad desciende de forma muy notable.
8) Con los datos obtenidos se puede concluir que las muestras estudiadas presentan características y propiedades adecuadas para ser aplicadas como peloides termales. En general presentan un aspecto adecuado y una tonalidad verdosa apreciada por los usuarios; su pH neutro a débilmente ácido es adecuado para su uso en peloterapia; en este sentido cabe considerar que las preparadas con proporciones inferiores al 15 % en zeolita proporcionan peloides neutros, mientras que las que contienen mayor porcentaje, proporcionan peloides débilmente ácidos, alcanzando para porcentajes del 25 % en zeolita un pH próximo a 6.
Las muestras presentan una densidad media dentro del rango de densidades de los peoides utilizados en los balnearios, resultando ligeramente mas densas las preparadas con agua marina y con mayor proporción de zeolita. Por su conductividad térmica, las muestras se encuentran en el rango de los peloides más conductores; mientras que su calor específico se encuentra en el rango medio-alto, siendo superior en las preparadas con agua tridestilada. En cuanto a la retentividad, las muestras presentan valores adecuados para su uso en termoterapia, siendo mayor en las preparadas con agua tridestilada, y aumentando con la proporción en zeolita, con valores óptimos en torno al 25 %; su valor se encuentra en el rango medio de los peloides más habituales, aunque existen peloides con una mayor retentividad, debido a que poseen un contenido apreciable en materia orgánica que les proporciona esa mayor retentividad.
Desde el punto de vista reológico, presentan un buen comportamiento, siendo poco elásticos y con gran comportamiento viscoso; presentan una alta tixotropía que podría facilitar su almacenamiento y transporte; y por su densidad, una alta capacidad de cubrición, lo que en conjunto permite considerar que tienen adecuada manejabilidad, extensibilidad, siendo apropiados para su utilización en peloterapia.
Desde el punto de vista termoterápico, las muestras mas adecuadas serían las preparadas con agua tridestilada y contenidos en zeolita en torno al 25 %.
Indicar que tras los resultados obtenidos, sería apropiado determinar la sensación que sobre la piel produce la aplicación de estos productos, para posteriormente determinar en qué medida pueden actuar como vehículos de liberación lenta de sustancias activas y su posible interés terapéutico.
9.- BIBLIOGRAFÍA