Cavitación Hidronámica

Cavitación Hidronámica

1. La cavitación hidrodinámica es una tecnología recientemente utilizada y estudiada para el mejoramiento de la eficiencia y el desempeño de diferentes procesos agroindustriales.

   • La cavitación se define como el fenómeno de generación, crecimiento y posterior colapso de micro burbujas de vapor (o cavidades) en el seno de un fluido líquido.
     • • La magnitud de la caída de presión (ΔP) influye directamente sobre la fuerza de la implosión en las cavidades, afectando la mayor parte de los efectos del proceso.
       • La parte superior indica los tres parámetros claves para el desarrollo del pulso de presión: geometría y diseño de la cámara de cavitación, presiones de operación y velocidad del líquido.
       • En la fase de expansión de las burbujas, también llamada rarefacción, se manipula y controla el tiempo de residencia del fluido a lo largo de la garganta; que influye a su vez sobre el tamaño de las cavidades, la cantidad de eventos de cavitación ocurridos
       • La operación de cavitación hidrodinámica puede estudiarse desde dos enfoques: como una suma de burbujas independientes, o como una nube de cavidades que interactúan entre ellas.
       • El inicio de la cavitación también puede ocurrir en condiciones donde Cv > 1.0, debido a la presencia de gases disueltos o partículas suspendidas en el líquido.
         • Cuando el número de cavitación utilizado se encuentra por debajo del Cv óptimo, que es único para cada tipo de reactor, tecnología y aplicación, se experimenta una formación excesiva de cavidades.
           • Las consecuencias del uso de la cavitación hidrodinámica sobre una matriz específica se asocian directamente con una extensa gama de efectos físicos y mecánicos causados por la implosión de las cavidades, tales como la aparición de ondas de choque (1 GPa), micro-corrientes (1000 m/s), turbulencias y picos de alta temperatura y presión.
           • Las burbujas producidas por los pulsos de presión actúan como micro reactores, alcanzando elevadas temperaturas y presiones durante su compresión, generando consecuentemente algunos radicales libres que fungen como poderosos oxidantes e iniciadores de reacciones en cadena en un corto tiempo
           • La cavitación hidrodinámica puede generarse simplemente por el uso de una constricción o estrechamiento en la trayectoria de flujo de un líquido. La energía cinética y la velocidad del fluido aumentan, con una consecuente disminución en la presión local del sistema.
             • Aplicaciones de la cavitación hidronámica: Fraccionamiento de biopolímeros, hidrólisis de aceites, obtención de biodiesel, tratamiento físicoquímico de aguas residuales, pre-tratamiento de biomasa.
               • La cavitación hidrodinámica se presenta actualmente como una alternativa para el mejoramiento o la sustitución de diferentes procesos tradicionalmente utilizados en el campo agroindustrial, esta novedosa tecnología ofrece excelentes rendimientos y eficiencias en aplicaciones como la hidrólisis y depolimerización de macromoléculas, la síntesis de biodiesel, el tratamiento físico-químico de aguas residuales, la deslignificación de biomasa, la producción y fabricación de nano-materiales y nano-emulsiones, la desinfección microbiana, la disrupción celular y el procesamiento no térmico de alimentos y matrices biológicas.
               • La cavitación hidrodinámica corresponde a un proceso dinámico, en el cual las variables de velocidad, caída de presión, tiempo de ciclo y naturaleza química de la matriz cobran una gran importancia. A pesar de ser una tecnología reciente, con eficacia y rendimiento satisfactorios, aún quedan diversos aspectos por evaluar alrededor de la cavitación hidrodinámica. Al tratarse de una tecnología versátil, son muchos los procesos en los cuales se ha estimado y comprobado la bondad de la cavitación hidrodinámica.
   • En la tecnología hidrodinámica, se aumenta considerablemente la velocidad de flujo de la corriente del líquido a expensas de la presión
   • Se reportan cuatro técnicas que involucran cavitación: hidrodinámica, acústica o ultrasónica, óptica y por partícula, las más utilizadas corresponden a la cavitación hidrodinámica (CH) y la cavitación ultrasónica (CU)

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