DISPERSIONES

Autor: CALVO BERNAD ESTEBAN.
Año: 2004.
Universidad: ZARAGOZA.
Centro de lectura: CENTRO POLITÉCNICO SUPERIOR.
Centro de realización: CENTRO POLITÉCNICO SUPERIOR.

Resumen: El presente trabajo realiza un estudio de un chorro bifásico aire-partículas sólidas generado con una tobera convergente y forzado acústicamente. El interés del forzado radica en el incremento de la dispersión radial que sufre la fase dispersa. Las partículas empleadas son microesferas de vidrio cuya granulometría permite explorar el rango medio de números de Stokes (St--1). El forzado se realiza con una señal senoidal con la frecuencia que induce una mayor perturbación del chorro gaseoso monofásico. La razón másica empleada es baja, de forma que las partículas inducen una débil perturbación de la fase continua (gas). La caracterización del flujo se ha realizado por medio de la técnica óptica Anemometría de Desfase Doppler (PDA), la cual permite la medida de la velocidad y el diámetro de las partículas individuales pasantes por una pequeña región del espacio o volumen de medida. Previamente a la caracterización experimental, se ha realizado una revisión y sistematización exhaustiva de la técnica PDA centrada, principalmente, en la reconstrucción de la estadística espacial de la fase dispersa a partir de las medidas brutas adquiridas por el PDA. Los métodos de reconstrucción también se han extendido a la obtención de la velocimetría de un fluido. Por otra parte, los métodos de reconstrucción se han adaptado al caso de un flujo casi cíclico, como el estudiado en esta Tesis. El propósito es la corrección de sesgos en la medida de la velocimetría de la fase gas por la fuerte inhomogeneidad de trazadores causada por el forzado acústico. La caracterización experimental del chorro se ha realizado con tres configuraciones distintas: chorro bifásico (gas y partículas) no forzado, chorro monofásico (solo aire) forzado y chorro bifásico forzado, que es el objeto principal de este estudio. Las dos primeras configuraciones son elementos de referencia comparativos con la tercera para evaluar el efecto del forzado y de la adición de partículas al flujo. Las medidas se han adquirido a lo largo de todo el ciclo de forzado, lo cual permite una descripción detallada de la estrucuturación del chorro a lo largo del ciclo. Las resultados experimentales mostrados incluyen momentos de la velocidad de ambas fases (gas y partículas), concentración y flujo de la fase dispersa tanto en estadística total como condicionada a desfase. La estrucuturación en el ciclo de forzado se ha cuantificado mediante los parámetros modulación y coherencia definidos ad hoc. Este conjunto de datos, con estadísticas corregidas, son muy útiles como elemento de verificación de códigos computacionales de simulación. Los resultados muestran como el chorro está fuertemente afectado por el forzado acústico. El flujo de gas es casi cíclico en la zona más próxima a la tobera para, aguas abajo, perder su estructura y degenerar en un chorro turbulento convencional. Sus estructuras son bien capturadas y cuantificadas gracias a la estadística condicionada a desfase a lo largo de todo ciclo de forzado. La estrucuturación del aire, a su vez, organiza el movimiento de las partículas, generando fuertes inhomogeidades en la distribución de las partículas. En particular, las medidas detectan y cuantifican la formación de agregados axiales de alta concentración de partículas, así como de proyecciones transversales. Se observa un retardo en la estructuración de las partículas respecto de la del aire debido a la inercia. También la estructura de la fase dispersa degenera más tarde que la del gas, de nuevo por efectos inerciales. Por otro lado, puesto que las proyecciones transversales son un mecanismo eficiente de dispersión de partículas, éstas se cuantifican por clases de tamaños tanto en geometría como en extensión. Se obtiene un mayor desarrollo de las proyecciones asociadas a las partículas más pequeñas inyectadas, de menor número de Stokes. Las medidas de flujo local de partículas se emplean para la cuantificación de la dispersión radial de las partículas mediante parámetros de dispersión. Se comparan los casos no forzado y forzado al final 8 de la zo 3a9 na perturbada por el forzado acústico, lo cual permite conocer el efecto global del forzado sobre la dispersión radial. Se comprueba, de forma cuantitativa, como el forzado acústico incrementa la dispersión radial. Así mismo, las partículas inyectadas de menor Stokes presentan una mayor dispersión.

Autor: Maldonado Valderrama Julia.
Año: 2005.
Universidad: GRANADA.
Centro de lectura: Facultad de Ciencias, Universidad de Granada.
Centro de realización: Universidad de granada.

Resumen: La formulación de nuevos productos alimentarios (alimentos con bajo contenido en grasas, alimentos instantáneos o semielaborados, alimentos infantiles o para dietas hospitalarias, bebidas espumosas con bajo contenido alcohólico o cremas con elevado contenido en etanol, etc.) o la optimización de los productos tradicionales, está condicionada al conocimiento de las características fisico-químicas de sus componentes. Un núcleo importante de los productos alimentarios son dispersiones complejas, tales como emulsiones (sistemas líquido-líquido) y espumas (sistemas líquido-gas). Ahora bien, la elaboración de este tipo de dispersiones está supeditada a la presencia de proteínas y surfactantes de bajo peso molecular, que debido a su naturaleza anfifílica se concentran en interfaces líquido-fluido. De esta forma, las proteínas y/o surfactantes en las interfaces, constituyen barreras moleculares que estabilizan estas dispersiones y favorecen su formación. Así pues, el estudio de la estructura y comportamiento de las

Autor: LÓPEZ LÓPEZ JOSÉ MANUEL.
Año: 2005.
Universidad: GRANADA.
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS.
Centro de realización: FACUTLAD DE CIENCIAS - UNIVERSIDAD DE GRANADA.

Resumen: La Tesis se centra en los procesos de heteroagregación en dispersiones coloidales bicomponentes, cuyas partículas son todas de igual tamaño pero con cargas eléctricas opuestas. Es un fenómeno fundamental para la síntesis de materiales nanocompuestos, de gran interés industrial. Se ha estudiado tanto las tasas de agregación como el comportamiento cinético, en función de dos variables: (ion) (concentración de electrolito del medio) y x (fracción de partículas de cada especie). La Tesis dos vertientes complementarias: experimental y de simulación. El estudio experimental se basa en la dispersión de luz por agregados individuales, SCLS, que nos permite determinar la distribución de tamaños de agregado, CSD, sin necesidad de recurrir a un modelo para su estructura. Otras técnicas se han utilizado en menor medida (nefelometría, movilidad electroforética..). El estudio por simulación utiliza dos tipos de simulaciones de dinámica Browniana, BDS: 1,- BDS con reglas de contacto, para interacciones entre partículas de corto alcance. 2,- BDS con interacciones DLVO-HHF, para otros casos. Finalmente, la Tesis se ha completado con otros métodos numéricos, destacando un algoritmo estocástico para resolver la ecuación de coagulación. Los puntos principales del trabajo son: 1,- Selección y caracterización de los sistemas experimentales y adaptación del dispositivo de SCLS. 2,- Medida de la tasa de formación de dímeros, tanto k-S (constante cinética efectiva) como k- {AB} (constante cinética absoluta), frente a (ion). Encontramos que k-S toma 1,- Valores DLCA para (ion) altas. 2,- La mitad de ese valor para (ion) intermedias. 3,- Valores mucho mayores para (ion) muy bajas. Se ha encontrado un buen acuerdo al comparar nuestras medidas con las predicciones teóricas de la teoría DLVO-HHF y con la simulaciones con interacciones. 3,- Determinación de los regímenes de heteroagregación en sistemas simétricos. Se ha medido la CSD en función del tiempo y la concentración de electrolito, y se ha comparado con las obtenidas mediante BDS y con soluciones numéricas de la ecuación de coagulación. Se ha establecido la existencia de tres regímenes de agregación diferentes: agregación limitada por difusión (DLCA) a altas concentraciones de electrolito; agregación binaria limitada por difusión (BDLCA) a concentraciones intermedias, y agregación dirigida por atracción (ADCA) a baja (ion). En este último caso, hemos encontrado una rápida desaparición de los dímeros, o "discriminación de dímeros". En todos los casos, el acuerdo experimento/simulación es excelente. 4,- Estudio de la dependencia en x de heteroagregación asimétrica en régimen BDLCA, utilizando BDS fuera de red. A tiempos cortos se ha demostrado la validez de la aproximación HHF. A tiempos largos se ha encontrado que existe una proporción crítica x-c tal que, para x mayor x-c la agregación continúa hasta que se forma un único agregado, mientras que para x menor x-c algunos agregados permanecen estables. Además, para valores de x cercanos a x-c se encuentra un comportamiento muy atípico: la concentración de ciertos oligómeros alcanza dos máximos a diferentes escalas temporales ("two-hump effect"). Debemos resaltar que este comportamiento no se había encontrado anteriormente. Finalmente, hemos desarrollado un modelo en cinco etapas que da cuenta de estos efectos.