Análisis de los mecanismos de generación y rotura de burbujas y gotas en corrientes gas-líquido y líquido-líquido = Analysis of the mechanisms of generation and breakup of bubbles and droplets in gas-liquid and liquid-liquid streams

Resumen

La presente tesis doctoral trata de profundizar en los mecanismos de generación y rotura tanto de gotas como de burbujas empleando distintas configuraciones. El capítulo primero resume de manera somera las principales aplicaciones de gotas y burbujas. Se describen distintos mecanismos de producción de las mismas y se resaltan sus principales ventajas y limitaciones. Se hace hincapié en los motivos que han dado lugar a la consecución del presente documento. En el segundo capítulo se estudia en profundidad la generación de gotas en la configuración de coflujo. Se presentan los distintos regímenes que podemos encontrar y se caracterizan en función de conocidos números adimensionales. El régimen de narrowing o estrechamiento había sido estudiado por otros autores, sin embargo, el régimen de widening o ensanchamiento no había sido explicado en su totalidad hasta la realización de esta Tesis. Así pues, además de analizar el mecanismo de rotura, se propone un escalado que permite predecir el tamaño de gota en función de parámetros medibles, que funciona para ambos regímenes. En el capítulo tercero se presentan resultados experimentales del mencionado régimen de narrowing y se comparan con las simulaciones obtenidas mediante un código de elementos de contorno que resuelve la ecuación de Stokes. Asimismo, se estudia la influencia de la relación de viscosidades en la formación de este tipo de chorros y por tanto, en las gotas obtenidas. La información relevante para la construcción de este código se encuentra incluida en los apéndices. El cuarto y último capítulo está dedicado a la producción de burbujas mediante una variante de la configuración de Flow Focusing planar empleando técnicas de litografía blanda. Los canales generados serán pues de sección rectangular en vez de cilíndricos. Se presenta un diseño eficiente que permite la generación de burbujas de 5um de diámetro a través de un estrechamiento de 50um y se propone una ley de escala que predice el tamaño de burbuja en función de valores experimentales.