Lubricación por Aplastamiento en Articulación Natural de Rodilla con Fluido Sinovial No Newtoniano

Abstract

El fluido sinovial es un fluido no Newtoniano con características viscoelásticas debido al ácido hialurónico presente en el mismo. Para el estudio de uno de los principales mecanismos de lubricación en articulaciones naturales de rodilla (aplastamiento de película lubricante) se desarrolló una ecuación modificada de Reynolds considerando la ley reológica de Phan-Thien y Tanner. El modelo desarrollado –de tipo elipsoide sobre plano– contempla la curvatura y la deformación elástica del cartílago hialino que recubre las superficies articulares. Las ecuaciones gobernantes se resolvieron numéricamente para obtener el espesor de la película lubricante y la componente del tensor total de tensiones en la dirección de aplastamiento. Se calcularon la capacidad de carga de la película lubricante y los coeficientes de fricción sobre las superficies articulares. Se realizaron simulaciones para distintos espesores de cartílago hialino y distintos números de Weissenberg (We), que cuantifica la importancia relativa entre fuerzas elásticas y viscosas. El coeficiente de fricción disminuye con We creciente, siendo esto cualitativamente consistente con las mejores propiedades tribológicas observadas en articulaciones sanas y jóvenes.