Visualizacion Efecto Marangoni

Visualización del efecto Marangoni en el sistema agua-acetona.
Juan Carlos Da Silva, María Valentina León
Miniproyecto de Ingeniería Química
Dirigido por:
Blanca Gutiérrez
Departamento de Termodinámica y Fenómenos de Transporte

En la experiencia se buscó visualizar el efecto Marangoni en un sistema agua-acetona y agua/ iso-octano en
capilares de sección transversal circular y cuadrada. Acada capilar se le inyectó agua y luego el soluto (acetona
o iso-octano), momento en el que se procedió a tomar fotos con una cámara de alta velocidad a fin de una posible
visualización de las oscilaciones consecuencia del fenómeno Marangoni. Con las imágenes se pudo observar
claramente la presencia de turbulencia en la interfase del sistema acetona-agua, así como un desplazamiento de
éstaproducto de las diferencias de tensión superficial entre los líquidos, principales indicativos de que el efecto
Marangoni estaba en proceso. Se concluyó que en el capilar cilíndrico la intensidad del efecto es mayor que en el
capilar cuadrado, así como que dicho proceso es instantáneo con una duración mucho menor a un segundo, por
lo que fue de gran importancia el uso de la cámara de altavelocidad.

INTRODUCCIÓN
Cuando uno de los componentes de una interfase se
encuentra cerca de una región de baja tensión superficial, el
mismo será atraído hacia las zonas de alta tensión superficial.
Esta atracción genera movimientos acelerados de las partículas
de la interfase, provocando así un favorecimiento de la
transferencia de masa entre los fluidos. Es decir, habrá una
tendencia deescape del líquido de mayor tensión superficial al
de menor tensión superficial. A este fenómeno se le conoce
como el efecto Marangoni.
Los estudios de este efecto fueron iniciados por Carlo
Marangoni en 1865, con un experimento al que denominó
“lágrimas de vino”, a través del cual observó la formación de
gotas en dicho fluido a causa de diferencias en las tensiones
superficiales. El uso delvino para este experimento se debe a
que éste es principalmente una mezcla de dos fluidos, agua y
alcohol, donde el primero tiene una tensión superficial y punto
de ebullición mayor que el segundo. Por efectos de la
capilaridad, hay tendencia a que una delgada película de vino
ascienda por las paredes de la copa, mientras que el alcohol y
el agua se van evaporando. En ese momento, el líquidode la
pared adquiere una mayor tensión superficial que el fondo de la
copa, sin embargo, el vino continúa subiendo por las paredes
tratando de disminuir la diferencia de tensión superficial hasta
que el peso del líquido vence las demás fuerzas, formando las
gotas que caen por las paredes.
A nivel industrial, existen diversas ramas de la ingeniería
donde se aprovecha los efectos causados porel fenómeno
Marangoni; por ejemplo, en los procesos de separación, donde
se ha comprobado que los flujos convectivos producto de los
gradientes de tensión superficial incrementan de manera
sustancial la transferencia de masa (Guzun-Stoica et al., 2000).
Entre otros usos destaca en el campo de la nanotecnología para
el grabado a laser en silicón o en la producción de cristales de
altacalidad (Honda y Tsair-Wang, 2011). En medios porosos,

y en particular en yacimientos petrolíferos, se ha observado un
incremento en la producción de crudo con la inyección de
ciertas sustancias y se cree que tales efectos pueden estar
relacionados a la presencia del fenómeno Marangoni. Éste
favorecería la difusión de las gotas de crudo, atrapadas en los
poros, en la fase fluyente y por tanto seproduciría un
incremento en el flujo de crudo extraído del yacimiento.
El presente trabajo tiene como objetivo visualizar y evaluar
cualitativamente la influencia del área transversal de flujo en el
efecto Marangoni para un par de sistemas líquido-líquido:
acetona-agua e iso-octano/agua a temperatura y presión
constantes. Esto, a fin de obtener resultados cualitativos que
permitan...