Estudio experimental de inestabilidades de Taylor-Couette en suspensiones no coloidales a concentraciones medias

Abstract

Los ensayos realizados en un reómetro rotacional tienen como límite superior de medición la velocidad angular crítica para asegurar un flujo axisimétrico. Para velocidades mayores a ésta, el flujo deja de ser concéntrico y comienza la transición hacia un flujo helicoidal. Este fenómeno fue estudiado para fluidos newtonianos en 1923 por Geoffrey I. Taylor, quien pudo determinar analíticamente la velocidad crítica de estabilidad para el flujo rotacional. Los supuestos realizados en este estudio no permiten extender sus resultados a fluidos no newtonianos, en partículas fluidos con partículas. Las mezclas con partículas tienen ciertas características que los diferencian de los fluidos newtonianos homogéneos; como interacciones entre las fases sólidas y liquidas, migración de partículas, sus efectos sobre los perfiles de velocidad y viscosidad. En el presente trabajo, se estudió el comienzo de inestabilidades de Taylor-Couette para una mezcla no coloidal, con concentración hasta 50\% y relaciones de radio interior y exterior r_i/r_e entre 0.71 y 0.88. Se desarrolló una instalación experimental de Taylor-Couette, con rotación del cilindro interior, capaz de controlar la velocidad de giro y medir el torque en el cilindro interior, identificando de esta manera la velocidad crítica de transición. Este estudio es complementado con un análisis de estabilidad lineal que considera las particularidades de este tipo de mezclas. Finalmente, se compararon los resultados de ambas etapas del estudio con el caso base de un fluido newtoniano homogéneo, determinando así el efecto de las partículas sobre la estabilidad de flujo.