Resumen

Introducción La pandemia interrumpió las líneas de laboratorio para la experimentación y producción de productos. Sin embargo, las simulaciones permiten generar nuevas alternativas y conseguir los fines deseados.

Objetivos El objetivo de esta investigación comparar los datos experimentales con modelos matemáticos y simulaciones del gel antibacterial compuesto por sustancias orgánicas e inorgánicas.

Método El estudio comparativo inicia con la obtención 9 (1 Gel comercial y 8 Combinaciones) muestras de gel antibacterial. Para determina la viscosidad y densidad se utiliza un viscosímetro y densímetro respectivamente. Se realiza un análisis microbiológico para determinar la eficiencia de las muestras. Las mejores muestras se ajustan al modelo matemático de un Fluido No-Newtoniano. La mejor de todas las muestras es simulada en Dinámica de Fluidos Computacionales (CFD) para establecer los valores de viscosidad. Finalmente se realiza la comparación de valores y se establece el error absoluto.

Principales resultados La viscosidad de 9.66 Pa*s y 0.9 cm2 de los halos de inhibición del gel comercial son la referencia del análisis de las combinaciones. Se determina que la muestra GAM5 tiene una mayor viscosidad con 16.53 Pa*s y una densidad de 911.1 kg/m3. La muestra GAM7 es mas eficiente para la bacteria E-coli con un área de 1.28 cm2. Las muestras GAM3, GAM5, GAM8, GAA3, GAA5 y GAA8 cumplen con las condiciones de la referencia y siguen en el estudio. Se determina que el fluido es Pseudoplastico con el Modelo Matemático de Croos y se relaciona con Polyflow que tiene las siguientes variables: fac; tnat; expo. Para el estudio se toma una ω=20 rpm y se tiene los siguientes resultados: fac=3960,44; tnat=3456,6; expo=0,645319 que permite establecer la ecuación. La relación de los datos experimentales versus los del Modelo de Cross permiten tener un error relativo en un rango de 0.6 a 1.1%. En CFD se utiliza la densidad y viscosidad de los componentes de la muestra GAM8. De la simulación se obtiene una densidad de 900 Kg/m3 y una viscosidad de 1300 Pa*s. La viscosidad del Modelo Matemático de Croos varia en 0.4% y la viscosidad de la simulación varia en 1.5 % de la viscosidad experimental. Considerando que los valores obtenidos son los deseados.

Conclusiones Las simulaciones y modelos matemáticos ayudan a generar nuevas alternativas de fluidos No Newtonianos sin tener que diseñar ni construir muestras.