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Aerosoles

Cuando un líquido sale por un conducto finamente dividido en forma de niebla de gotas muy pequeñas se dice que es un aerosol. También por extensión se llama aerosol al aparato que puede realizar esta función como son los aerosoles de pintar.

Hay dos tipos de aerosoles, los que dividen el líquido sometiéndolo a gran turbulencia y los que lo hacen vertiendo el líquido en un chorro de gases a alta velocidad, veamos como funciona cada uno.

Aerosoles por turbulencia



Cuando un líquido circula por un tubo, lo hace con una determinada velocidad que dependerá de la presión que está empujándolo, del diámetro del tubo, de la viscosidad del líquido y en cierta medida además, de la rugosidad de la pared interior del tubo y de su longitud.

Muchos habrán notado que por ejemplo si hacemos un agujero a un recipiente con líquido, la velocidad del chorro de salida dependerá de cuan lleno esté el recipiente, de manera que a más nivel más rápido y a menos nivel más lento. Esta es la presión de empuje del líquido.

También se habrá dado usted cuenta que si el recipiente está lleno de aceite (mas viscoso) este saldrá mas lento que si, por ejemplo, está lleno de agua. Por último quién no ha cerrado con el dedo parcialmente la punta de una manguera de jardín, para hacer que el agua salga con mas velocidad y así alcanzar mayor distancia. La influencia del acabado interior del tubo y su longitud es mas compleja de interpretar pero en términos generales mientras mas largo y mas áspero es el tubo, producirá mayor resistencia al flujo del líquido, lo que se traduce en la práctica, como si se redujera en una proporción la presión de empuje y se conoce como pérdidas de presión por resistencia.

Un científico de apellido Reynold, estudioso de los fluidos, estableció la relación matemática que involucra todos estos factores, de manera que para un flujo determinado si se resuelve la relación con los valores reales del proceso en cuestión, se habrá obtenido el llamado Número de Reynold, uno de los principales índices técnicos de un flujo cualquiera, ya sea de gases o de líquidos.

Este científico, también determinó que hay un valor fijo de este número con independencia del tipo de fluido (gas o líquido), donde se produce un cambio notable de la forma de la corriente y denominó, “Laminar” cuando las condiciones de flujo dan un número menor que ese valor fijo, y “Turbulenta” a las que dan un número mayor de este valor fijo.

Para hacer comprensible estos conceptos volvamos a la manguera de jardín, si dejamos abierta completamente la salida de la manguera, el agua saldrá en un chorro con una forma cilíndrica bien definida como “pensando” que está aún dentro de la manguera y todas las partículas de agua que conforman el chorro, marchan de forma paralela en la misma dirección (hacia adelante). Estamos en presencia de un flujo laminar, llamado así porque si dividimos el chorro en hipotéticas láminas muy estrechas, todas las partículas fluirán sin salirse de la lámina original hasta el final del camino.

Pongamos ahora el dedo tapando parcialmente la salida de la manguera, veremos que aumenta la velocidad (y con ello el Número de Reynolds); primeramente, si tapamos poco, el chorro saldrá aún bien definido, de tipo laminar, pero si seguimos cerrando, llegaremos a un momento donde el chorro pierde la forma definida y empiezan a separarse partes del agua transversales al chorro, ya las partículas no marchan paralelas. El chorro se ha hecho turbulento.

Cuando la velocidad del fluido se eleva notablemente (y con ella el Número de Reynolds), la turbulencia puede ser tal, que el chorro se divide totalmente en pequeñas gotas que se expanden formando un cono, con eso habremos logrado un aerosol por turbulencia.

Observemos que en los aerosoles comerciales de pintar, se utiliza un recipiente cargado a gran presión, un agujero de salida muy pequeño y la pintura bien diluida a fin de lograr elevada velocidad de salida por el agujero y así obtener un Número de Reynolds elevado al máximo (enorme turbulencia).

Aerosoles de líquidos por aire a alta velocidad.

Exactamente igual que los líquidos, los gases cumplen las condiciones de Reynolds, y debido a que son muy “fluidos” pueden lograrse enormes velocidades con relativa baja presión de empuje, si usted incorpora a un flujo de gases muy turbulento un chorro laminar de líquido, la turbulencia del gas terminará arrastrándolo y convirtiendo al chorro de líquido en un aerosol igual, e incluso mas fino, que el aerosol solo del líquido a alta velocidad. Este sistema se usa para hacer aerosoles con líquidos muy viscosos, con los que se dificulta lograr altas velocidades de flujo para subir la turbulencia a los valores necesarios para un buen aerosol.

En la práctica, este método es el que se usa en las pistolas o proyectores de pintar con aire comprimido (pintura menos diluida) y en la industria, para fabricar productos deshidratados, como la leche en polvo o las papas o cebollas deshidratadas, en los que, o bien la leche, o bien un caldo en agua del producto (papa o cebolla) que se quiere deshidratar, se atomizan con el uso de un chorro de aire caliente que a su vez seca el producto.


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