Características reológicas de soluciones poliméricas acuosas ajustadas por cavitación hidrodinámica
Autores: Fleite, Santiago Nicolás; Balbi, María del Pilar; Ayude, María Alejandra; Cassanello, Miryan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Características reológicas de soluciones poliméricas acuosas ajustadas por cavitación hidrodinámica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Cavitación hidrodinámica
Soluciones poliméricas
Viscosidad
Cambios en la viscoelasticidad
Dispositivo de cavitación tipo vórtice
Sales disueltas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La cavitación hidrodinámica (HC) ha surgido como un método versátil para modificar las propiedades reológicas de las soluciones de polímeros, ofreciendo ventajas como escalabilidad y simplicidad operativa. Este trabajo investiga el efecto de la HC en soluciones acuosas de poliacrilamida (PAM), centrándose en los cambios de viscosidad y viscoelasticidad en función del número de pasadas a través de un dispositivo de HC tipo vórtice y la presencia de sales disueltas (CaCl2 o KCl). Las mediciones de viscosidad se modelaron utilizando la ecuación de ley de potencia, mientras que se utilizaron pruebas oscilatorias para determinar los módulos de almacenamiento y pérdida. Los resultados muestran que la HC redujo sustancialmente la viscosidad y el comportamiento elástico, siendo el grado de modificación fuertemente influenciado por el número de pasadas. Se sugirió un límite crítico de tamaño molecular, por debajo del cual la degradación adicional se vuelve limitada. La adición de sal mejoró la despolimerización, probablemente debido a la pantalla de carga, la reducción del radio hidrodinámico y el aumento de la solubilidad y movilidad de las cadenas de polímero dentro de las burbujas de cavitación. La HC eliminó la elasticidad en todos los casos, produciendo soluciones con un comportamiento casi newtoniano. La transformación se atribuye a la reducción del peso molecular y cambios en la distribución del tamaño molecular. Estos hallazgos apoyan el uso de la HC como un enfoque práctico para adaptar las propiedades de flujo de las soluciones de PAM, al tiempo que destacan las limitaciones intrínsecas impuestas por la dinámica de cavitación y las dimensiones de las cadenas de polímero.
Descripción
La cavitación hidrodinámica (HC) ha surgido como un método versátil para modificar las propiedades reológicas de las soluciones de polímeros, ofreciendo ventajas como escalabilidad y simplicidad operativa. Este trabajo investiga el efecto de la HC en soluciones acuosas de poliacrilamida (PAM), centrándose en los cambios de viscosidad y viscoelasticidad en función del número de pasadas a través de un dispositivo de HC tipo vórtice y la presencia de sales disueltas (CaCl2 o KCl). Las mediciones de viscosidad se modelaron utilizando la ecuación de ley de potencia, mientras que se utilizaron pruebas oscilatorias para determinar los módulos de almacenamiento y pérdida. Los resultados muestran que la HC redujo sustancialmente la viscosidad y el comportamiento elástico, siendo el grado de modificación fuertemente influenciado por el número de pasadas. Se sugirió un límite crítico de tamaño molecular, por debajo del cual la degradación adicional se vuelve limitada. La adición de sal mejoró la despolimerización, probablemente debido a la pantalla de carga, la reducción del radio hidrodinámico y el aumento de la solubilidad y movilidad de las cadenas de polímero dentro de las burbujas de cavitación. La HC eliminó la elasticidad en todos los casos, produciendo soluciones con un comportamiento casi newtoniano. La transformación se atribuye a la reducción del peso molecular y cambios en la distribución del tamaño molecular. Estos hallazgos apoyan el uso de la HC como un enfoque práctico para adaptar las propiedades de flujo de las soluciones de PAM, al tiempo que destacan las limitaciones intrínsecas impuestas por la dinámica de cavitación y las dimensiones de las cadenas de polímero.