El vaciado de botellas es un fenómeno que la mayoría de nosotros hemos observado al verter una bebida. Investigadores del Instituto Indio de Tecnología Roorkee descubrieron cómo hacer que las botellas se vacíen más rápido, lo que tiene amplias implicaciones para muchas áreas más allá de la industria de bebidas.
Las burbujas se han estudiado ampliamente durante siglos, incluidos los primeros esfuerzos de Leonardo da Vinci, quien notó el aumento sinusoidal de las burbujas dentro de una piscina. La dinámica de crecimiento de las burbujas en la boca de una botella depende de las propiedades termofísicas del fluido, elgeometría de la botella y su ángulo de inclinación. Estos parámetros inextricablemente entrelazados han convertido la dinámica del vaciado de botellas en la próxima frontera para los físicos de burbujas.
En esta semana Física de fluidos , de AIP Publishing, Lokesh Rohilla y Arup Kumar Das exploran este fenómeno de vaciado de botellas desde la perspectiva de la dinámica de las burbujas en una botella comercial utilizando fotografías de alta velocidad. El análisis de imágenes les permitió conceptualizar varios parámetros, como el espesor de la película líquida, relación de aspecto de burbuja, velocidad de subida y modos de vaciado de botellas.
"La dinámica de la burbuja dentro de la botella es demasiado compleja para estudiar, por lo que dividimos el crecimiento de la interfaz de la burbuja en diferentes etapas para comprenderlas", dijo Rohilla.
Es bien sabido que el tiempo de vaciado de una botella es más rápido si aumenta su ángulo de inclinación. Esto aumenta lo que se conoce como frecuencia de pellizco de burbuja, y el incremento relativo depende de las propiedades termofísicas del fluido.
"Nuestros experimentos sugieren que hay un ángulo crítico de inclinación, después de lo cual cualquier aumento adicional en la inclinación de la botella no conducirá a una mayor reducción en el tiempo de vaciado de la botella", dijo Rohilla. "Esto ocurre debido a la saturación deel vacío, espacio ocupado por el aire dentro del líquido que lo rodea, en la boca de la botella con el ángulo de inclinación ".
Se identificaron dos modos distintos de vaciado de botellas. En un modo, la velocidad de descarga aumenta debido a una pizca de alta frecuencia de las burbujas de aire dentro de la botella. En el otro modo, es causada por un aumento en el volumen del pellizcadode burbuja a una frecuencia comparativamente más baja.
"También hemos observado una burbuja encapsulada mientras descargamos fluido en una botella verticalmente invertida", dijo Rohilla. "Las burbujas encapsuladas han pellizcado los sitios fuera de la boca de la botella, en contra de la intuición. La presencia de un chorro expulsor violento dentro de fluidos invisibles, en el que el líquido se adelgaza debido a que casi no hay fricción interna, y su ausencia total dentro de los fluidos viscosos controla la periodicidad de las burbujas ".
Este trabajo demuestra que la geometría de la botella y las propiedades termofísicas juegan un papel en la reducción del tiempo que lleva una botella vacía.
"Podemos manipular el patrón de descarga de la botella manipulando la geometría de la botella", dijo Das. "Un diseño intuitivo de la botella específica del producto permitirá un mejor control de su velocidad de descarga".
La industria de bebidas y las plantas químicas se encuentran entre las aplicaciones que se beneficiarán de esta mejor comprensión de la geometría de la botella.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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