Análisis del flujo de emulsión de una sonda de sensor para la operación sostenible de máquinas
Autores: Sander, Sören; Glasse, Benjamin; Grosche, Lucas; de Paiva, Jose Luis; Guardani, Roberto; Fritsching, Udo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Análisis del flujo de emulsión de una sonda de sensor para la operación sostenible de máquinas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Fluidos de trabajo
Emulsiones
Medición de turbidez
Estabilidad
Rendimiento
Sensor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
Los fluidos de trabajo poseen varias aplicaciones en los procesos de fabricación, por ejemplo, lubricantes en el mecanizado de metales. Los fluidos de trabajo típicos para metales se formulan como emulsiones de aceite en agua. El mantenimiento de la estabilidad física del fluido de trabajo durante la operación es un factor clave para la sostenibilidad del proceso relevante. Por lo tanto, el control continuo de la estabilidad y el rendimiento de los fluidos de trabajo durante la operación de la máquina es una herramienta esencial para el mantenimiento del rendimiento del proceso. La medición de turbidez (MT) es una técnica de proceso para la evaluación de la estabilidad y calidad de la emulsión, donde se analiza la transmisión y absorción de luz de un sistema de emulsión. Sin embargo, para la medición en proceso y la detección de la calidad del fluido durante la operación de la máquina mediante MT, es necesario implementar un sensor de transmisión en línea en la línea de flujo del fluido de trabajo. La medición de flujo continuo puede causar problemas para la operación a largo plazo del sensor en relación con, por ejemplo, la bioincrustación de los vidrios ópticos del sensor o mediciones erróneas debido a los efectos de segregación de las gotas de emulsión. En la presente investigación, se han adaptado simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) para obtener las condiciones de flujo de la emulsión dentro de una sonda típica de MT, permitiendo así una evaluación de la probabilidad de adhesión de microorganismos, así como de los efectos de segregación de gotas. Los resultados de la simulación indican algunos cambios temporales en la concentración de la fase dispersa en el flujo de emulsión detectado. Debido a la segregación de gotas en la emulsión, la velocidad de flujo debe superar un cierto valor para un funcionamiento fiable. Se muestra aquí que en este régimen de flujo se puede evitar suficientemente la adhesión microbiológica en las superficies de la sonda. Se deriva una velocidad de flujo crítica mínima para evitar la adhesión de biomoléculas y, por lo tanto, un funcionamiento duradero del sensor.
Descripción
Los fluidos de trabajo poseen varias aplicaciones en los procesos de fabricación, por ejemplo, lubricantes en el mecanizado de metales. Los fluidos de trabajo típicos para metales se formulan como emulsiones de aceite en agua. El mantenimiento de la estabilidad física del fluido de trabajo durante la operación es un factor clave para la sostenibilidad del proceso relevante. Por lo tanto, el control continuo de la estabilidad y el rendimiento de los fluidos de trabajo durante la operación de la máquina es una herramienta esencial para el mantenimiento del rendimiento del proceso. La medición de turbidez (MT) es una técnica de proceso para la evaluación de la estabilidad y calidad de la emulsión, donde se analiza la transmisión y absorción de luz de un sistema de emulsión. Sin embargo, para la medición en proceso y la detección de la calidad del fluido durante la operación de la máquina mediante MT, es necesario implementar un sensor de transmisión en línea en la línea de flujo del fluido de trabajo. La medición de flujo continuo puede causar problemas para la operación a largo plazo del sensor en relación con, por ejemplo, la bioincrustación de los vidrios ópticos del sensor o mediciones erróneas debido a los efectos de segregación de las gotas de emulsión. En la presente investigación, se han adaptado simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) para obtener las condiciones de flujo de la emulsión dentro de una sonda típica de MT, permitiendo así una evaluación de la probabilidad de adhesión de microorganismos, así como de los efectos de segregación de gotas. Los resultados de la simulación indican algunos cambios temporales en la concentración de la fase dispersa en el flujo de emulsión detectado. Debido a la segregación de gotas en la emulsión, la velocidad de flujo debe superar un cierto valor para un funcionamiento fiable. Se muestra aquí que en este régimen de flujo se puede evitar suficientemente la adhesión microbiológica en las superficies de la sonda. Se deriva una velocidad de flujo crítica mínima para evitar la adhesión de biomoléculas y, por lo tanto, un funcionamiento duradero del sensor.