Caracterización no invasiva de emulsiones w/o a frecuencias de microondas

Non-invasive characterization of emulsions w/o at microwave frequencies

En este trabajo se presenta una técnica no invasiva de medida, para caracterizar dieléctricamente emulsiones agua en aceite (w/o). Por primera vez se preparan en el laboratorio emulsiones w/o, con fases continuas de composición química diferente: ácido oleico y SAE40. Se emplea  la técnica de sonda coaxial que permite determinar en forma simultánea el porcentaje de agua de la emulsión y la influencia de la composición de la fase continua en las propiedades dieléctricas de !a emulsión. Esto tiene un gran interés, pues emulsiones similares se pueden encontrar en varias industrias durante y al final de la producción, tales como refinerías de petróleo, plantas químicas, farmacéuticas etc. El conocimiento obtenido de las propiedades dieléctricas permite predecir el comportamiento de las emulsiones ante la presencia de un campo electromagnético, y posteriormente ser la base para el diseño de sensores para procesos industriales, o de laboratorio, donde se requiera separar y/o caracterizar emulsiones w/o.

INTRODUCCION

Las emulsiones agua en aceite (w/o) están presentes en el proceso y/o vertidos de diferentes tipos de industrias, tales como refinerías de petróleo, plantas productoras de aceite, industria farmacéutica, etc. Algunas de estas emulsiones están compuestas por una mezcla de aceite, agua, lodo y otros agentes, dependiendo del tipo de industria que los produzca.

Entre los métodos tradicionales para separar las emulsiones se encuentra la aplicación de calentamiento convencional, rompimiento microbiano, centrifugación y adición química. El calentamiento convencional tiene problemas por la lenta transferencia de calor; !os desemulsificantes químicos, están sujetos a regulaciones de descarga en aguas públicas y además puede que no logren altos niveles en la separación. Por tal razón, es necesario buscar alternativas de tratamiento de emulsiones.

El uso de las microondas suministra una alternativa de separación efectiva, con tecnología más limpia y libre de químicos o calentamiento convencional.

El calentamiento de un material a una frecuencia de microondas depende de: la frecuencia de la onda electromagnética y de las propiedades dieléctricas del material, así como de la acumulación de energía interna que va ligada con la profundidad de penetración del campo dentro del material. De este modo el conocimiento preciso de las propiedades dieléctricas de los materiales es fundamental  para conocer su comportamiento bajo la influencia de un campo electromagnético.

Clausse et al (1983), en una extensa revisión bibliográfica de las propiedades dieléctricas de las emulsiones encontró que la mayoría de los estudios han sido realizados a frecuencias del rango de RF (0.1 a 100 MHz). Debido a que el coste de los equipos es mayor para trabajar con frecuencias más altas muy pocos trabajos han sido reportados a frecuencias de microondas. En esta región a diferencia de la RF, las propiedades dieléctricas son determinadas por la dispersión y relajación molecular, mientras que los efectos de polarización interfacial son insignificantes.

Peri et al (1985-1990) investigaron las propiedades dieléctricas de las emulsiones w/o y o/w empleando cavidades resonantes a diferentes frecuencias: 8.193 GHz, 11.003 GHz y 23.5 GHz.