Visualización y descripción de la dinámica de burbujas Público Deposited
Dada la importancia del estudio de la dinámica de las burbujas debido a su aplicación en diversos equipos usados en la industria química, en el presente trabajo se realiza un análisis teórico experimental para una burbuja individual, ya que un análisis completamente teórico es virtualmente imposible, debido a la compleja naturaleza del fenómeno de la burbuja acoplado con el gran número de variables que influyen. Por otro lado, el estudio del comportamiento de burbujas individuales puede proporcionar ideas útiles en sistemas más complejos que involucran múltiples burbujas. El desarrollo teórico comprende el planteamiento de un modelo teórico para una burbuja esférica que describe un movimiento helicoidal. Este modelo se construyó a partir ele la superposición de un flujo circular uniforme generado por el movimiento circular de Ia esfera y un flujo uniforme axial. El movimiento circular de la esfera se generó a partir de la superposición ele dos movimientos armónicos simples desfasados 90". A partir de la solución analítica del modelo se determinaron el campo de la velocidad del fluido, el campo de presiones y las fuerzas que interactúan en el movimiento de la burbuja. El desarrollo experimental comprende por una parte la medición de la velocidad de las burbujas y por el otro la reconstrucción en dos y tres dimensiones de la trayectoria de una burbuja de diámetro equivalente dado. Para la medición de las velocidades se diseñó un sistema opto electrónico el cual consiste en un osciloscopio donde se registran las caídas de voltaje cuando la burbuja atraviesa dos rayos de luz generados por un apuntador láser. A fin de determinar el tamaño de burbuja requerido para llevar a cabo la reconstrucción de su trayectoria en dos y tres dimensiones, se midieron los diámetros y velocidades de burbuja para calcular el número de Reynolds (Rch) que permitiera identificar las características de forma y movimiento para cada uno de los tamaños generados, con base en la tabla presentada por Lindt (1970). Una vez identificado el tamaño de burbuja requerido se determinó la amplitud y la frecuencia de la oscilación de la burbuja mediante los datos obtenidos de la reconstrucción de su movimiento en dos dimensiones. Al respecto cabe mencionar que la reconstrucción del movimiento de la burbuja se realizó a partir de la determinación de su centro de masa. La reconstrucción en tres dimensiones se realizó a partir de la filmación de su movimiento en dos planos ortogonales utilizando dos videocámaras conectadas a una tarjeta de adquisición de imágenes, siendo la captura de cuadros en forma alternada. Los resultados obtenidos han permitido identificar algunas de las fuerzas asociadas con el movimiento helicoidal de las burbujas y el establecimiento cuantitativo de algunos de los parámetros relacionados con su movimiento tales como la amplitud y la frecuencia de la oscilación.
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