Resumen

Los avances en tecnología computacional y software de modelización de alto rendimiento han dado lugar al diseño a medida de productos que requieren relaciones matemáticas precisas para su evaluación. Los productos industriales basados en emulsiones, omnipresentes en la vida cotidiana, son sistemas complejos impulsados por fenómenos interfaciales que requieren herramientas rápidas de predicción de propiedades para su comercialización. En este trabajo, mediante un enfoque multiescala, se proponen relaciones matemáticas para modelizar emulsiones de aceite en agua y que pueden aplicarse a cualquier producto comercial basado en emulsiones. El consumo de energía durante el proceso de emulsificación (Ev, que pasa de un aumento monótono a un crecimiento exponencial al 80% p/p), parámetro responsable del rendimiento del producto final, se relacionó con las propiedades del producto final a tres niveles diferentes: (i) molecular, a través de la dinámica de las interacciones intergotas dada su distribución y estructura a nivel microscópico; (ii) microscópico, a través del tamaño medio de las gotas que da lugar a una relación exponencial inversamente proporcional (D4,3 ∝ Ev-4); y (iii) macroscópico, a través del valor de meseta del módulo elástico y del índice de comportamiento de flujo que dan lugar a relaciones cuadráticas inversamente proporcionales (G′∝ Ev-2 y η∝ Ev-2, respectivamente). Estas relaciones son válidas a concentraciones de fase dispersa superiores al umbral del 60% p/p, en el que el empaquetamiento de las gotas modifica la estructura microscópica de la emulsión dando lugar a fenómenos impulsados por fuerzas de Van der Waals. El hallazgo de este umbral ha permitido ampliar los intervalos de concentración de los modelos presentados anteriormente. La principal expectativa es que estos resultados ayuden a los investigadores y diseñadores de procesos y productos a optimizar su trabajo en distintas aplicaciones industriales.

• Materias:Catálisis Cinética química Hidrodinámica Nanopartículas Tecnología de los combustibles
• Subjects:Catalysis Chemical kinetics Hydrodynamics Nanoparticles Fuel technology
• Palabras claves:w, fuerzas de Van der Waals, relaciones matemáticas precisas, tamaño medio de las gotas, diferentes aplicaciones industriales, propiedades del producto final, rendimiento del producto final, índice de comportamiento de flujo, relación exponencial proporcional, relaciones cuadráticas proporcionales.
• Keywords:w, Van der Waals forces, accurate mathematical relationships, average droplet size, different industrial applications, final product properties, finished product performance, flow behavior index, proportional exponential relationship, proportional quadratic relationships