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Modelo Matemático
Descripción
Modelo A2.1 - Contaminación de Superficies Adhesivas
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
ID:2003
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Contacto adhesivo basal
La adhesión basal depende del contacto directo de las puntas de las setas con el sustrato. La fracción de contacto directo determina la contribución de van der Waals y define una referencia limpia. La contaminación reduce ese contacto y conecta este grupo con la ocupación superficial.
Grupo 2: Grupo 2: Exposición y afinidad del contaminante
La concentración ambiental y la afinidad por la seta controlan conjuntamente la captación. Ambas aumentan la ocupación, mientras la capacidad finita de superficie introduce saturación. Este grupo transforma exposición ambiental en carga superficial.
Grupo 3: Grupo 3: Cobertura y saturación de setas
La fracción cubierta crece de forma saturante y reduce la fracción libre disponible para contacto directo. La cobertura no es binaria y queda acotada entre cero y uno. La carga acumulada conecta exposición con pérdida mecánica de adhesión.
Grupo 4: Grupo 4: Mojado y capilaridad
Para contaminantes líquidos, el ángulo de contacto controla el mojado y el llenado del espacio seta-sustrato. Con ángulo menor a 90° aumenta el puente líquido y la fuerza capilar. Al mismo tiempo el líquido desplaza contacto sólido directo, generando competencia entre capilaridad y van der Waals.
Grupo 5: Grupo 5: Régimen bifásico de adhesión líquida
Una carga líquida pequeña puede elevar transitoriamente la adhesión por capilaridad. Al aumentar la acumulación aparece encapsulación, cae el contacto directo y finalmente se anula la adhesión. Este grupo representa el cambio de régimen entre refuerzo y pérdida.
Grupo 6: Grupo 6: Autolimpieza superhidrofóbica
Las microestructuras superhidrofóbicas interceptan partículas sobre sus puntas y desvían contaminantes de las setas adhesivas. El contacto sucesivo durante la marcha desprende partículas. La tasa de limpieza es proporcional a la velocidad de marcha.
Grupo 7: Grupo 7: Recuperación funcional durante la marcha
La limpieza reduce progresivamente la carga contaminante efectiva y restaura superficie libre. La recuperación del contacto directo permite recuperar la adhesión hacia su referencia limpia. La velocidad de marcha controla la escala temporal de recuperación.
ID:1163