Manipulación Electrohidrodinámica de Burbujas Ascendentes
Autores: Albuja, Aaron; Bacuy, Juan; Almeida, Fernando; Carrión, Luis; Cortez, Byron; Pazmiño, Josué; Portero, César; Suárez, Wilmer; Narváez-Muñoz, Christian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Manipulación Electrohidrodinámica de Burbujas Ascendentes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Comportamiento electrohidrodinámico
Burbujas de aire
Campo eléctrico
Voltaje aplicado
Dinámica de burbujas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio examina el comportamiento electrohidrodinámico (EHD) de burbujas de aire que ascienden en agua desionizada bajo un campo eléctrico no uniforme, con énfasis particular en la influencia del voltaje aplicado (0.5-3.0 kV) y las tasas de flujo de gas de 30 y 40 mL min-1 (correspondientes a números de Reynolds de Reg=107-142) en la dinámica de las burbujas. La imagenología de alta velocidad revela burbujas con diámetros equivalentes en el rango de deq~0.8-3.5 mm, lo que permite una caracterización detallada de su deformación, trayectoria y respuesta interfacial bajo tensiones hidrodinámicas y eléctricas acopladas. A Reg=107, las burbujas exhibieron trayectorias verticales estables con desplazamiento lateral negligible, mientras que a Reg=142, los efectos de inercia y estela inducieron desviaciones. El aumento de BoE redujo el desplazamiento lateral, restaurando la alineación con el campo eléctrico. Las velocidades de ascenso de las burbujas aumentaron entre un 20-30% con el voltaje aplicado debido a las fuerzas EHD impulsadas por polarización. Se identificó una transición de regímenes dominados hidrodinámicamente a regímenes dominados por EHD. Mientras que las fuerzas de polarización gobiernan el movimiento inicial de la burbuja bajo un campo eléctrico fuerte, las burbujas progresivamente transitan río abajo a un régimen hidrodinámico a medida que el campo eléctrico se debilita, reduciendo la influencia de los efectos de polarización. Estos hallazgos proporcionan una visión cuantitativa sobre las interacciones hidrodinámicas-electrohidrodinámicas acopladas y apoyan el desarrollo de modelos predictivos para controlar las trayectorias de las burbujas, con implicaciones para sistemas multifásicos y microfluídicos ajustables eléctricamente.
Descripción
Este estudio examina el comportamiento electrohidrodinámico (EHD) de burbujas de aire que ascienden en agua desionizada bajo un campo eléctrico no uniforme, con énfasis particular en la influencia del voltaje aplicado (0.5-3.0 kV) y las tasas de flujo de gas de 30 y 40 mL min-1 (correspondientes a números de Reynolds de Reg=107-142) en la dinámica de las burbujas. La imagenología de alta velocidad revela burbujas con diámetros equivalentes en el rango de deq~0.8-3.5 mm, lo que permite una caracterización detallada de su deformación, trayectoria y respuesta interfacial bajo tensiones hidrodinámicas y eléctricas acopladas. A Reg=107, las burbujas exhibieron trayectorias verticales estables con desplazamiento lateral negligible, mientras que a Reg=142, los efectos de inercia y estela inducieron desviaciones. El aumento de BoE redujo el desplazamiento lateral, restaurando la alineación con el campo eléctrico. Las velocidades de ascenso de las burbujas aumentaron entre un 20-30% con el voltaje aplicado debido a las fuerzas EHD impulsadas por polarización. Se identificó una transición de regímenes dominados hidrodinámicamente a regímenes dominados por EHD. Mientras que las fuerzas de polarización gobiernan el movimiento inicial de la burbuja bajo un campo eléctrico fuerte, las burbujas progresivamente transitan río abajo a un régimen hidrodinámico a medida que el campo eléctrico se debilita, reduciendo la influencia de los efectos de polarización. Estos hallazgos proporcionan una visión cuantitativa sobre las interacciones hidrodinámicas-electrohidrodinámicas acopladas y apoyan el desarrollo de modelos predictivos para controlar las trayectorias de las burbujas, con implicaciones para sistemas multifásicos y microfluídicos ajustables eléctricamente.