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Caracterización de dispositivos de atomización ultrasónica José Luis Navarro Arqué Dirigido por: Juan Antonio García Rodríguez (C.P.S.) Ponente: Esteban Calvo Bernad (E.U.I.T.I.Z.) Escuela de Ingeniería Técnica Industrial, Universidad de Zaragoza Marzo, 2009 PROYECTO FINAL DE CARRERA INGENIERO TÉCNICO INDUSTRIAL Especialidad Electrónica Industrial Ante todo agradecer a todo el personal del Laboratorio de Investigación de las Técnicas de combustión (L.I.T.E.C.), en especial a A. Lozano y V.Roda, toda la colaboración, soporte, apoyo y disposición prestados. Sin los cuales este proyecto no podría haber sido llevado a cabo. También quiero agradecer a los responsables del proyecto, el director J.A. García y el ponente E. Calvo toda la ayuda prestada. Contenido 1. Introducción .............................................................................................................. 7 2. Descripción Del Montaje y el Instrumental ............................................................ 15 2.1. Transductor ultrasónico. .................................................................................. 15 2.1.1. Circuito oscilador. ..................................................................................... 16 2.1.2. Disco piezoeléctrico. ................................................................................. 17 2.2. Tanque de vaporización ................................................................................... 19 2.3. Tanque de vaporización para seis dispositivos simultáneos. .......................... 20 2.4. Fuente de alimentación. .................................................................................. 22 2.5. Balanza de precisión. ....................................................................................... 22 2.6. Cronómetro. ..................................................................................................... 22 2.7. Termopar ......................................................................................................... 23 2.8. Polímetro ......................................................................................................... 23 2.9. Osciloscopio ..................................................................................................... 23 3. Análisis detallado del circuito oscilador .................................................................. 25 3.1. Metodología de análisis ................................................................................... 26 3.2. Descripción de los diferentes módulos del circuito oscilador ......................... 26 3.2.1. Alimentación del circuito oscilador .......................................................... 27 3.2.2. Interruptor de seguridad y protecciones del circuito. ............................. 28 3.2.3. Polarización del oscilador en el punto medio de operación. ................... 29 3.2.4. Oscilador ................................................................................................... 30 3.2.4.1. Fundamentos teóricos ...................................................................... 30 3.2.4.2. Función de los componentes discretos del oscilador. ...................... 34 3.2.5. Análisis eléctrico del disco Piezoeléctrico ................................................ 36 4. Descripción de los Experimentos ............................................................................ 39 4.1. Medida de caudal atomizado con un dispositivo ........................................... 39 4.1.1. Medida de caudal por variación del nivel de fluido ................................. 39 4.1.1.1. Medidas con agua a distinta temperatura ........................................ 41 4.1.2. Medida del caudal atomizado con balanza de precisión ......................... 41 4.1.2.1. Experimentos de prueba con balanza de precisión .......................... 43 4.1.2.2. Medidas de prueba con mezcla acuosa de glicerina ........................ 43 4.1.2.3. Medida de caudal a tensión variable. ............................................... 44 4.1.2.4. Medida de caudal atomizado, monitorizando la temperatura y con muestras más largas ............................................................................................ 45 4.2. Caudal atomizado con múltiples dispositivos ultrasónicos. ............................ 47 4.3. Fotografiado de alta velocidad ........................................................................ 48 4.4. Medida del tamaño de gotas atomizado ......................................................... 50 5. resultados experimentales y visualizaciones .......................................................... 51 5.1. Resultados de los experimentos de medida del caudal atomizado ................ 51 5.1.1. Resultados de “Medida de caudal por variación del nivel de fluido”. ..... 51 5.1.1.1. Medidas realizadas con distintos niveles de agua ............................ 51 5.1.1.2. Agua a distinta temperatura ............................................................. 53 5.2. Resultados para experimentos realizados con balanza de precisión .............. 54 5.2.1. Resultados de experimentos de prueba con mezcla acuosa de glicerina al 21,05% 56 5.2.2. Resultados de atomización con diferentes mezclas de glicerina a tensión variable y con muestras más largas ........................................................................ 58 5.3. Resultados de experimentos con tanque para 6 atomizadores. ..................... 59 5.4. Resultados las medidas de tamaño de gota atomizada .................................. 60 5.5. Caudal atomizado en función de la viscosidad del fluido. ............................... 61 6. Conclusiones............................................................................................................ 65 7. Bibliografía .............................................................................................................. 67 8. Anexos ..................................................................................................................... 71 8.1. Tablas y gráficas de medida del caudal con decremento de la altura de fluido. 72 8.1.1. Primer experimento ................................................................................. 72 8.1.2. Tablas de datos de experimentos con agua a distinta temperatura........ 74 8.2. Tablas y gráficas de los experimentos realizados midiendo el caudal atomizado con balanza de precisión .......................................................................... 76 8.2.1. Tablas de datos de experimentos de prueba con balanza de precisión .. 76 8.2.2. Datos de los experimentos de prueba con mezclas acuosas de glicerina. 78 8.2.3. Medida de caudal con tensión variable y diferentes viscosidades .......... 80 8.2.4. Datos de caudal atomizado para distintas concentraciones de glicerina, monitorizando la temperatura. ............................................................................... 87 8.3. Tablas y gráficas de los experimentos realizados con el tanque para seis dispositivos................................................................................................................ 106 8.4. Curvas de caudal atomizado en función de la viscosidad ............................. 108 8.5. Secuencias de alta velocidad ......................................................................... 119 8.5.1. Formación del cono de atomización ..................................................... 119 8.5.2. Secuencia del cono en estado estacionario ........................................... 122 9. Índice de tablas ..................................................................................................... 127 10. Índice de Gráficas .............................................................................................. 129 11. Índice de figuras ................................................................................................ 132 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 7 1. INTRODUCCIÓN La atomización ultrasónica es una técnica que permite la atomización de fluidos mediante ultrasonidos. Para la producción de los mismos se emplea un disco piezoeléctrico que produce una deformación mecánica variable cuando se excita con una señal eléctrica variable. Produce gotas microscópicas, en las que su diámetro es controlado en principio por la frecuencia de excitación del cristal piezoeléctrico y permite obtener tamaños de gota de menores de 5 µm a frecuencias del orden de mega hertzios. Esta técnica puede resultar muy conveniente en diversas aplicaciones industriales tales como: lubricación, generación de espráis, humidificadores, inyección de combustible o depuración de aguas residuales. Aunque su uso más extendido tiene lugar en el campo de la medicina, siendo un método muy adecuado en la nebulización de medicamentos para el tratamiento eficaz de enfermedades bronco-pulmonares como asma o E.P.O.C., donde el pequeño tamaño de las gotas permite la penetración de los medicamentos hasta los alveolos pulmonares. Frente a la atomización ultrasónica, la atomización mediante métodos mecánicos tradicional presenta algunos inconvenientes en la producción de partículas microscópicas entre los que destacan: la dificultad de producir gotas de tamaño inferior a 15 µm; para ello se necesitan altas velocidades de fluido con pequeños orificios de salida y elevadas presiones que pueden producir obstrucciones totales o parciales en los inyectores; por último otro inconveniente es la dispersión de tamaños en las gotas. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 8 Entre las principales virtudes de la técnica cabe destacar la capacidad de controlar el tamaño de las gotas, en principio dependiente únicamente de la frecuencia de excitación; la cantidad de gotas producidas depende de la amplitud de la onda de tensión; y la generación de gotas microscópicas de baja velocidad, que se pueden proyectar mediante una corriente de aire.  Motivación del proyecto La motivación de este proyecto es en primer lugar caracterizar parámetros del proceso como: cantidad de fluido atomizado en función de la viscosidad del mismo, o el límite de viscosidad que es capaz de atomizar, para el uso de la atomización ultrasónica en el ámbito industrial, dado que en aplicaciones de lubricación resultaría interesante obtener gotas de aceite de diámetro reducido para facilitar su transporte por aire. En segundo lugar, el objeto de este proyecto consiste en el desarrollo de algunos prototipos y toma de fotografías de alta velocidad para ayudar como punto de partida a posteriores investigaciones. Las pruebas y ensayos han sido realizados en instalaciones del Laboratorio de Investigación de las Técnicas de Combustión (L.I.T.E.C.) y en el laboratorio del área de mecánica de fluidos de la E.U.I.T.I.Z.  Contenido del proyecto El proyecto describe todas las pruebas y montajes realizados en laboratorio y muestra los resultados obtenidos así como algunas conclusiones y observaciones. A continuación se breve descripción del contenido de cada capítulo - Primero se describe todo el instrumental y equipo utilizado, indicando sus características más relevantes y aporte al proyecto. - Seguidamente se describen los experimentos realizados, así como los problemas que han surgido y como se han solventado. - Después se muestran los resultados obtenidos y se comentan las conclusiones extraídas. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 9 - Por último, en anexos se han incluido la totalidad de los datos, gráficas e imágenes obtenidos.  Preámbulo teórico Las ondas estacionarias producidas en la superficie de un fluido debido a un movimiento oscilatorio en dirección perpendicular a la superficie libre empezaron a ser estudiadas por Faraday en 1831. En 1871, Kelvin obtuvo la siguiente expresión para la longitud de onda,  ,de dichas ondas estacionarias: 𝜆= 2𝜋𝜍 𝜌𝑓2 3 Donde  y  son, respectivamente, la tensión superficial y la densidad del fluido. En 1883, Rayleigh modifico la anterior expresión para expresarla en función de la frecuencia de forzado, F: 𝜆= 8𝜋𝜍 𝜌𝐹2 3 La posibilidad de atomizar líquidos excitándolos con ondas ultrasónicas perpendiculares a la superficie libre fue descubierta por Wood y Loomis en 1927. Sin embargo el mecanismo de atomización no está claro todavía. Básicamente las explicaciones que se manejan son las siguientes: - Cavitación bajo la superficie libre, propuesta por Söllner en 1936. - Inestabilidad de la superficie libre, propuesta por Bisa et al., 1954; Benjamin and Ursell, 1954; Sorokin, 1957 y Eisenmenger, 1959. En 1962, Lang obtuvo, ajustando sus datos experimentales, la siguiente expresión para el diámetro de las gotas atomizadas: 𝐷= 0.34 8𝜋𝜍 𝜌𝐹2 3 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 16 2.1.1. Circuito oscilador. Un oscilador electrónico es una etapa electrónica alimentada con tensión continua que adquiere un comportamiento inestable, produciendo una señal de salida periódica. Produce la señal eléctrica que alimenta al piezoeléctrico El oscilador objeto de estudio se trata de un circuito usado principalmente en la nebulización de medicaciones acuosas del fabricante American Piezo Ceramics inc. (Mackeyville, Pa, USA) y modelo 50-1011. Según datos del fabricante los datos más relevantes del oscilador son: Tensión nominal eficaz 48V Potencia nominal 29W Caudal aproximado (a tensión nominal y con agua destilada) 350 cm3/h Frecuencia de trabajo 1,65 MHz ±50KHz Tamaño medio de gotas ( a tensión nominal) 2µm Tabla 2: Parámetros relevantes del circuito oscilador según fabricante. La descripción en profundidad sobre el funcionamiento del dispositivo se analizará en detalle en el capítulo 4, donde se explicarán y justificarán cada uno de los módulos del circuito. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 17 2.1.2. Disco piezoeléctrico. Este elemento transforma la energía eléctrica de la onda del oscilador en una deformación mecánica de alta frecuencia que produce la vaporización ultrasónica. El disco es de material piezoeléctrico, en concreto circonato-titanato de plomo (PZT), que es un material cerámico que en presencia de un campo eléctrico se deforma en distintas direcciones según su orientación Este fenómeno se produce en algunos materiales que poseen estructura cristalina como cuarzos, sales rochelle (tourmalina), o cerámicas metálicas. Estas últimas son las más adecuadas para la vaporización ultrasónica debido a sus características cerámicas, que les confieren gran dureza y permiten soportar la vibración producida a altas frecuencias. Además, al ser cerámicas artificiales otra de sus ventajas es la posibilidad de producir una gran diversidad de geometrías y tamaños. A continuación se muestran algunas de las geometrías más usuales: Figura 2: Cerámicas piezoeléctricas Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 18 Para que se pueda producir el efecto piezoeléctrico es necesario orientar todas las partículas en una dirección determinada, de forma que al someter el material a un campo eléctrico, la atracción o repulsión se produzca en una única dirección y permita una deformación uniforme y de mayor magnitud. Este tipo de cerámicas posee una estructura cristalina característica denominada perovskita. En principio completamente desordenada, pero si se calienta en condiciones especiales por encima de la temperatura de Curie y se le aplica un campo eléctrico de gran intensidad, la estructura cristalina se alinea en una misma dirección, apareciendo momento dipolar. Si después se enfría lentamente, muchos de los cristales conservan en gran medida la alineación y por tanto el momento dipolar. Éste es tanto más intenso cuanto mayor sea el número de cristales alineados. 𝑇=−𝐸+𝐷 𝜀𝑇 Ecuación 1: Tensión generada en un material piezoeléctrico, en función del campo eléctrico aplicado Siendo: E: campo eléctrico (V/m) T: esfuerzo generado, paralelo al eje de polarización del campo eléctrico (T<0 compresión, T>0 tracción) D: desplazamiento eléctrico, dependiente del grado de polarización eléctrica y la intensidad del campo eléctrico aplicado εT: permitividad eléctrica del material sometido a tensión constante Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 19 Así pues un cristal correctamente polarizado es sensible a campos eléctricos, experimentando deformaciones dependen que la geometría del material y la polaridad del campo eléctrico. La principal limitación de los materiales piezoeléctricos es que se mantengan por debajo de la temperatura de Curie. Temperatura a partir de la cual todos los cristales pierden la alineación y el momento dipolar desaparece, perdiendo así las propiedades piezoeléctricas. Los discos utilizados en el proyecto son de sección circular y completamente planos. Los electrodos están colocados uno en cada cara del disco, de forma que el campo eléctrico sigue la dirección del momento dipolar y provoca esfuerzos de tracción – compresión. Los discos objeto del proyecto tienen las siguientes dimensiones: ø=19.75 mm2 y espesor =1.26 mm2. 2.2. Tanque de vaporización Este recipiente tiene una doble función por un lado contiene el fluido a vaporizar y por otro disipa el calor del disco piezoeléctrico. Manteniendo de esta forma la temperatura del disco a un valor por debajo de la temperatura de Curie y asegurando el correcto funcionamiento del disco. Es de forma prismática y está compuesto por láminas de metacrilato de 54.4 x 54.4 x 124 mm. Tiene un orificio inferior en el cual se ha fijado con adhesivo el transductor de ultrasonidos. En dos de las paredes hay dos orificios enfrentados, que se utilizan para introducir una corriente de aire que arrastra las gotas atomizadas y las conduce a través del otro orificio, facilitando su salida del tanque. En la parte superior del tanque hay una tapa para evitar que salpicadura de gran tamaño abandone el tanque y se falsee la medida. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 20 El tanque está fijado con silicona adhesiva a la placa del oscilador, la cual soporta todo el montaje. Figura 3: Tanque de vaporización 2.3. Tanque de vaporización para seis dispositivos simultáneos. El tanque para un único dispositivo presenta algunas carencias en cuanto a la capacidad que puede albergar y sobre todo tiene limitaciones a la hora de realizar fotografías. Por ello se construyó un tanque más grande de vidrio que posee unas propiedades ópticas más apropiadas, además al tener mayor tamaño se evita el ruido óptico producido por las salpicaduras y para experimentos de gran duración se evita que el fluido se caliente en exceso. Aprovechando el tamaño del recipiente y como apoyo a futuras investigaciones se dispuso alojamiento para 6 placas de osciladores. Además se incluyó una tapa de Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 21 metacrilato mecanizada para servir como soporte a un impulsor y un extractor de aire para desalojar el fluido atomizado. Este tanque tiene unas medidas de 243 x 134 x 159 mm y un espesor de 3mm, lo que le confiere una capacidad aproximada de 5180 cm3. Para acoplar las placas osciladoras se mecanizó una plancha de metacrilato de 15 mm con 6 agujeros para insertar los discos piezoeléctricos, todo ello se selló con silicona. Para poder activar uno o más discos se dispuso una regleta de conexión. Figura 4: Tanque de atomización para varios dispositivos Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 22 2.4. Fuente de alimentación. Proporciona la alimentación al circuito oscilador. Es una fuente de tensión continua estabilizada de marca Instek, modelo GPR-6030D y sus características nominales más relevantes son: tensión de salida nominal 62.5V, corriente de salida nominal 3A. La fuente de alimentación incluye control preciso de tensión y corriente para limitar la potencia en caso necesario. La conexión al circuito oscilador se realiza a través de dos bornes de conexión y va conectada a toma de tierra. 2.5. Balanza de precisión. Se utiliza para medir el caudal de fluido atomizado. Su modelo es “Mettler Toledo PM300” , soporta un peso máximo de 310 gramos y una resolución de 0,01 gramos. Como medida de protección frente a descargas eléctricas o salpicaduras encima del platillo metálico de medida se coloca una lámina de PARAFILM. 2.6. Cronómetro. Se utiliza para medir el caudal másico, apuntado la masa de fluido atomizada a intervalos de temperatura fijos. Tiene una precisión de 1 centésima de segundo. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 23 2.7. Termopar Para medir la temperatura en el seno del fluido se ha utilizado un termopar tipo K. Tiene una resolución de una décima de grado y tiene una velocidad suficiente para medir la temperatura de los experimentos. 2.8. Polímetro Este instrumento se ha usado en diversas tareas del proyecto, es un polímetro FLUKE 177 True RMS Multimeter. Se ha usado en primer lugar para medir la temperatura con el termopar tipo K, internamente compensa la temperatura ambiente y permite la utilización directa del termopar. Por otro lado se ha utilizado para la comprobación del correcto funcionamiento de los componentes de la placa del circuito oscilador, anotación de valores de componentes y como ayuda a la hora de trazar el esquema eléctrico. 2.9. Osciloscopio Para cuantificación de la onda de excitación del cristal piezoeléctrico se ha utilizado un osciloscopio Metrix. Este osciloscopio tiene un puerto de comunicación RS- 232 que permite hacer capturas de las ondas medidas para trabajar con ellas con más comodidad. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 24 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 25 3. ANÁLISIS DETALLADO DEL CIRCUITO OSCILADOR Se le ha dedicado un capítulo a este parte apartado debido a la importancia de este circuito para generar la onda que alimenta al disco piezoeléctrico. La peculiaridad del circuito consiste en que el circuito oscilador tiene que ser capaz de generar una onda de alta frecuencia (para generar gotas de pequeño tamaño), de amplitud considerable, que la frecuencia del oscilador coincida con la frecuencia resonante del cristal (para que la deformación mecánica sea máxima) y por último que la onda sea lo más sinusoidal posible (la contribución armónica de la onda a la potencia trasmitida es insignificante a partir de armónicos de tercer orden). Otra cualidad importante que tienen los osciladores empleados en este tipo de aplicaciones es la frecuencia de oscilación, tiene que ser muy precisa y coincidente con la de resonancia del cristal para que la oscilación mecánica sea máxima. Además, conocer bien el circuito oscilador es necesario optimizar la potencia consumida. Para comprender a fondo el funcionamiento del oscilador se han analizado los dos modelos disponibles en laboratorio (uno actual y otro más antiguo, aunque en el proyecto se ha trabajado con el más moderno, es interesante conocer ambos modelos. En las siguientes páginas se han comparado ambos modelos, destacando los defectos y virtudes de cada uno de ellos. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 32 Queda un cociente con parte compleja (totalmente indeseable, pues si la señal de salida está desfasada 180º únicamente tiene que estar invertida), para eliminarla hay que hacer cumplir que: 𝑋1+𝑋2=𝑋3 Ecuación 4: Elección del tipo de impedancias del oscilador Es decir, que dos de las impedancias sean capacitivas y la tercera inductiva (oscilador Colpitts) o al revés (oscilador Hartley). Lo ideal es calcular estos parámetros para que la etapa sea críticamente estable, de modo que una pequeña perturbación inicie la oscilación (por ejemplo el ruido blanco producido por en cualquier conductor por la agitación térmica, o el pico de corriente generado por el arranque del transformador). Para fijar la frecuencia de oscilación se suele utilizar un circuito resonante L-C para altas frecuencias en el lazo de realimentación. Cuando se requiere mucha precisión en la frecuencia y estabilidad de la señal se utiliza un cristal de cuarzo o un cristal piezoeléctrico. La tipología de oscilación usada en el proyecto es la llamada oscilador Hartley. Se trata de un oscilador con lazo de realimentación inductivo. Aunque en lugar de utilizar una inductancia para la realimentación, se utiliza un cristal para fijar la frecuencia. En este caso se trata del propio disco piezoeléctrico que es muy conveniente debido a su elevado factor de oscilación Q y su elevada dureza que le permite soportar la vibración generada a altas frecuencias. Como elemento amplificador se utiliza un transistor bipolar de potencia y conmutación rápida, aprovechando su factor de amplificación β. Para que funcione se polariza en el punto medio de la recta dinámica de carga mediante un nivel de continua y se oscila en torno a él. Para eliminar el nivel de continua de la señal de salida se utiliza un condensador de desacoplo, de forma que se obtiene una onda Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 33 bipolar a extremos del disco piezoeléctrico. La ganancia mínima que tiene que tener el transistor para que se inicie la oscilación (partiendo de la Ecuación 3) es: 𝑔𝑚≥𝑋2 𝑋1· 𝑟0 Ecuación 5: Ganancia mínima del transistor La principal limitación del circuito oscilador es la potencia disipada en el transistor de potencia y en el disco piezoeléctrico. En el primero un aumento considerable de temperatura provocaría la destrucción del mismo; en el disco un aumento de temperatura excesivo provoca la desaparición paulatina de dominios de Curie, provocando así la perdida de las propiedades piezoeléctricas. Ambos problemas se solventan gracias a que el propio fluido a vaporizar disipa gran parte del calor, manteniendo la temperatura a valores adecuados. Por otra parte el transistor de potencia está unido a la base metálica de la placa con silicona térmica, para facilitar la disipación de calor. Figura 11: Vista anterior y posterior del circuito oscilador Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 34 3.2.4.2. Función de los componentes discretos del oscilador. Para el análisis de los componentes discretos se van a hacer los cálculos con la frecuencia teórica (1.65 MHz), aunque en la práctica no es del todo coincidente con ese valor, además los valores del circuito equivalente del piezoeléctrico son experimentales pues no se dispone de los valores teóricos. Continuando con la parte teórica, los componentes básicos del oscilador van a ser:  Transistor (Q1): encargado de amplificar la perturbación. Es de conmutación rápida y potencia media. Además lleva entre emisor y colector un diodo schottky (D5) en anti-paralelo para evitar la entrada profunda en saturación y acelerar las conmutaciones.  Bobinas de choque (L1 y L3): son de gran inductancia (100 y 200 µH). Tienen una doble función por un lado filtran las oscilaciones de corriente evitando Figura 12: Detalle del circuito oscilador Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 35 la contaminación al resto de circuitos de ruido electromagnético. Además compensan la energía reactiva que absorbe el cristal haciendo que el factor de potencia se aproxime a la unidad y aumentando la eficiencia energética.  Impedancia de entrada del oscilador (X1): Está formada por C6 y R5, juntas forman un divisor de impedancias de valor: 𝑋1= 1 𝐶5𝑗𝜔 𝑅6+1 𝐶5𝑗𝜔≅1−0,059º  Impedancia de salida del oscilador (X2): debido a que L1 tiene una impedancia mucho mayor que L2, solamente se va a considerar esta última 𝑋2=𝐿𝑗𝜔≅0,77290º  Impedancia de realimentación del oscilador (X3), se trata del piezoeléctrico: Tiene la propiedad de tener una impedancia mínima a su frecuencia de resonancia (1.65 MHz) y además a esa frecuencia el comportamiento del cristal se puede modelar prácticamente como inductivo. También tiene la propiedad de discriminar cualquier frecuencia que no sea la de resonancia, con lo que la onda de salida va a tener una calidad muy aceptable. Como la impedancia del cristal es mucho mayor que el resto se ha acoplado mediante un divisor capacitivo (C2, C3) que no aporta fase pero reduce mucho la impedancia, de forma que sea de la magnitud del resto. 𝑋3= 1 𝐶3𝑗𝜔 1 𝐶3𝑗𝜔+1 𝐶2𝑗𝜔+𝐿𝑐𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑗𝜔≅0,00689,31º  Impedancias X2 y X3: se encargan de adelantar la fase de la salida 180º.Son del mismo valor para aumentar el factor de calidad del oscilador, Q.  Condensador de desacoplo (C1): evita que la bobina anterior cortocircuite colector y emisor. De otra forma la impedancia de salida del transistor quedaría en paralelo con la de la bobina y haría falta un transistor con una Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 36 ganancia muy superior. No afecta al resto de impedancias porque tiene una capacidad mucho mayor.  Divisor capacitivo (C2, C3) tiene una doble función por un lado la comentada anteriormente y por otro desacoplar el nivel de continua, de modo que a efectos del circuito equivalente para señal únicamente intervengan las impedancias X1, X2, X3. 3.2.5. Análisis eléctrico del disco Piezoeléctrico Desde el punto de vista electrónico el disco piezoeléctrico puede modelarse como una serie de componentes discretos. Resulta obvio que si el disco presenta mucha sensibilidad a determinadas frecuencias, frecuencias de resonancia, su circuito equivalente va a tener como mínimo una rama óhmico – inductiva – capacitiva (RLC). Todos los discos piezo-cerámicos tienen varias frecuencias de resonancia donde la impedancia equivalente del mismo desciende considerablemente (y la vibración mecánica aumenta), pero solo una de esas frecuencias resonantes es con la que se consigue la mínima impedancia (y máxima amplitud en la vibración mecánica). La frecuencia resonante de mayor importancia es la primera y es para la que se va a caracterizar el disco. En primer lugar todos los piezoeléctricos presentan una capacidad estática (Co) asociada a los electrodos metálicos necesarios para polarizar el disco. Esta capacidad no tiene un efecto apreciable sobre el comportamiento del disco. En segundo lugar está la rama RLC situada en paralelo, si se tienen en cuenta todas las frecuencias de resonancia por cada una de ellas habría que añadir en paralelo otras ramas RLC, pero como a la frecuencia de trabajo tienen una impedancia muy superior se desprecian. Texto de relleno para fijar las imágenes, no es necesario Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 37 A modo orientativo se incluyen los valores del disco del modelo antiguo, extraídos del artículo: Sistema de excitación por pulsos para la caracterización de resonadores para atomización, mediante un analizador de espectros HP4195A. Capacidad estática (Co) 706,499 pF Resistencia (R) 2,2 Ω Inductancia (L) 67,26 µH Capacitancia (C) 135,283 pF Frecuencia de resonancia (fr) 1,66 MHz Tabla 3: Valores del circuito equivalente asociado al disco piezoeléctrico Figura 3: Circuito equivalente del disco piezoeléctrico Figura 4: Impedancia del disco en función de la frecuencia Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 38 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 39 4. DESCRIPCIÓN DE LOS EXPERIMENTOS En este capítulo se describen los distintos experimentos llevados a cabo y las distintas soluciones planteadas hasta llegar al montaje final. 4.1. Medida de caudal atomizado con un dispositivo 4.1.1. Medida de caudal por variación del nivel de fluido En una primera aproximación para medir el caudal de fluido atomizado se midió el descenso del nivel de fluido. Esta técnica en principio sencilla, no resultó como se esperaba, debido a que cuando se vaporiza el fluido se proyectan gotas de mayor tamaño que se depositan en la tapa y las paredes del recipiente. Estas gotas al precipitarse de nuevo, falsean la medida haciendo que el nivel en ocasiones no descienda e incluso aumente. Durante esta fase se intentó solventar el problema de la precipitación de gotas elevando la altura del recipiente, bajando la tensión de alimentación o dejando el recipiente destapado. Todos intentos fallidos. Tras varios intentos infructuosos se localizaron varios fallos y deficiencias en el diseño inicial entre las que cabe destacar fugas en el tanque, aunque de poca importancia en la duración de las pruebas hacían descender el nivel de agua lo suficiente para falsear la medida; también se añadieron conos de entrada y salida, el primero para evitar que la corriente de aire salga del recipiente sin arrastrar las gotas de agua; el segundo evita que las gotas de mayor tamaño abandonen el recipiente con velocidades de aire relativamente elevadas. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 40 Otro efecto que afecta a la precisión a la hora de medir el caudal por este procedimiento es el menisco producido por la tensión superficial del fluido, que hace que obtener una medida fiable sea complejo. Para realizar los experimentos se empleo agua destilada. Se hicieron a una tensión constante de 48 voltios, durante 10 minutos y a intervalos regulares de 60 segundos se medía el nivel de fluido. Se realizaron varias pruebas para comprobar el comportamiento del atomizador, aunque se desecharon por carecer de precisión, reflejan dispersiones en los caudales atomizados. Figura 13: Detalle de la regla para la medida del nivel de fluido Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 41 4.1.1.1. Medidas con agua a distinta temperatura En las siguientes medidas, se intentó ver la influencia de la temperatura del disco en el caudal atomizado. Para ello se hicieron varias pruebas con el sistema completamente en frio y otras dejando parado el sistema a intervalos controlados. Todos los experimentos se realizaron partiendo del mismo nivel de altura (50 milímetros). Se hicieron dos pruebas partiendo del equipo completamente en reposo, otra a los 3 minutos de funcionamiento y otra a los 6 minutos. 4.1.2. Medida del caudal atomizado con balanza de precisión A la vista de todas las dificultades encontradas en la medida del nivel de altura de fluido, se decidió medir la masa de agua atomizada con una balanza de precisión. La principal ventaja de este método reside en que se mide el decremento de masa en el tanque de vaporización, de forma que no importa la salpicadura de gran tamaño, ni efectos menisco, ni deposición de fluido en los conos de entrada o salida, mientras no abandone el recipiente. El principal inconveniente de esta técnica reside en la propia balanza de precisión (es sensible a centésimas de gramo), cualquier perturbación puede alterar la medida. Así pues, las precauciones para realizar medidas correctas son numerosas y hacen que el proceso de medida sea arduo. A continuación se presentan las medidas tomadas durante el proyecto:  La primera medida ha tomar es nivelar la balanza.  La segunda es posicionar adecuadamente la balanza de forma que ningún cable ni tubo ejerza tensión mecánica, de forma que el peso se inestabilice. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 48 4.3. Fotografiado de alta velocidad Para internar visualizar algunos fenómenos que tienen lugar en el seno del cono que se produce durante la atomización ultrasónica, se han tomado diversas secuencias con una cámara de alta velocidad. Las fotografías se han realizado con una cámara de alta velocidad RedLake con software de MotionPro y un objetivo Sigma 2.8/70-200 mm APO Nikon. Para conseguir el aumento necesario se le acoplo un fuelle para aumentar la distancia entre el plano principal imagen del objetivo y el plano imagen. La disminución de ángulo sólido asociada al aumento de la comentada distancia se compensa abriendo al máximo el diafragma (se usa f/22). Figura 16: Montaje del objetivo fotográfico en la cámara de alta velocidad. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 49 Todo el conjunto se apoyó sobre una columna de elevación de precisión para poder ajustar la altura de la fotografía. La frecuencia de filmado es de 5000 imágenes por segundo, esto hace que la velocidad de obturación sea muy elevada, lo que obliga a tener un punto de luz muy intenso para poder obtener imágenes claras. Las principales dificultades a la hora de realizar las secuencias han sido elegir un objetivo adecuado que proporcionando un aumento considerable sin tener que acercar en exceso el objetivo al cono de vaporización (cosa no recomendable para no mojar el equipo fotográfico). También la elección de la iluminación planteo algunas dificultades a la hora de no proyectar sombras sobre la imagen y también sobre la orientación adecuada. Por último, el inconveniente menos problemático es que las secuencias han de ser rápidas no sólo por la limitación de memoria del equipo, si no también por evitar que se proyecten salpicaduras en las paredes del recipiente que enmascaren la fotografía. Foco halógeno de 2000 w Filtro de papel para evitar sombras Dispositivo en funcionamiento Tanque de vaporización, para 6 dispositivos Cámara de alta velocidad Figura 17: Esquema de disposición para fotografiado Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 50 4.4. Medida del tamaño de gotas atomizado Para comprobar los datos suministrados por el fabricante se midió el tamaño de gotas atomizadas. Las medidas se hicieron con un difragtómetro Malvern RTS 54141. Básicamente consta de un emisor laser y un receptor, el receptor mide mediante unos anillos la desviación que experimenta el haz de luz al atravesar las gotas de agua. Para ello se probaron dos métodos para realizarlas: En el primero, el laser del difragtómetro atravesaba el tanque de vidrio para 6 dispositivos pasando justo por encima del cono de atomización. El problema es atravesar las dos paredes de vidrio del recipiente, el cambio de medio produce refracción en el haz de luz con lo que la medida es incorrecta. En el segundo, se utilizó el tanque de atomización para un dispositivo. Conduciendo con una corriente de aire la nube gotas atomizada para que atraviese el haz de luz y evitando los cambios de medio. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 51 5. RESULTADOS EXPERIMENTALES Y VISUALIZACIONES 5.1. Resultados de los experimentos de medida del caudal atomizado En este apartado se van a mostrar las curvas resumen de los caudales atomizados, así como las conclusiones y cualidades más relevantes de cada una de ellas. Debido a la cantidad de datos y curvas adicionales obtenidas se incluirán en anexos. 5.1.1. Resultados de “Medida de caudal por variación del nivel de fluido”. 5.1.1.1. Medidas realizadas con distintos niveles de agua Las primeras medidas se realizaron con distintas alturas de agua (52, 58, 64 mm) dejando enfriar completamente el equipo entre medida y medida. Durante esta primera toma de contacto se aprecia un comportamiento muy similar entre experimentos. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 52 Gráfica 1: Primeros experimentos Los resultados tienen buen aspecto, pero si se analiza en caudal atomizado en detalle se aprecia dispersión de valores, aunque la principal limitación de este método, aparte de todos los inconvenientes comentados, se basa sobre todo en la poca resolución que ofrece el método. Sin entrar en equipos muy sofisticados, el instrumento de medida, la regla, únicamente da resolución de 1mm (2 cm3) que equivale a millones de gotas atomizadas. Gráfica 2: Caudales del primer experimento 0 10 20 30 40 50 60 70 -1 1 3 5 7 9 11 Altura nivel de agua (mm) Tiempo (minutos) Altura de agua exp1(mm) Altura de agua exp2(mm) Altura de agua exp3(mm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0100 200 300 400 500 600 Caudal vaporizado (mm^3/s) Tiempo (segundos) Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 53 5.1.1.2. Agua a distinta temperatura En este caso se comprobó si un funcionamiento prolongado del dispositivo afecta a su rendimiento. Los resultados son que el disco no sufre degradación alguna con un uso prolongado, así como se aprecia en las medidas uno, cuatro y cinco (fluido y equipo completamente en frío), donde la cantidad de agua atomizada es idéntica. También se observa una pequeña reducción de rendimiento en los experimentos que no se ha dejado enfriar completamente el agua y el equipo. Este hecho no es relevante en primer lugar por la precisión del equipo y en segundo lugar porque, como se ve más adelante, el aumento de temperatura hace que se atomice mayor cantidad de fluido al disminuir la viscosidad del mismo. Gráfica 3: Experimentos con agua a distinta temperatura 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 00:00,0 02:52,8 05:45,6 08:38,4 11:31,2 Altura de agua (mm) Tiempo (minutos) Experimento 1 Experimento 2 (3 min después) Experimento 3 (6 minutos después) Experimento 4 (fluído en frío) Experimento 5 (fluído en frío) Log. (Experimento 4 (fluído en frío)) Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 54 5.2. Resultados para experimentos realizados con balanza de precisión Las ventajas de este método además de las comentadas en el punto 4.1.2, es la propia resolución de la balanza, 0.01 gr. que equivalen a 10 mm3 de agua, una resolución mucho menor que en el caso anterior. Gráfica 4: Masa atomizada experimento de prueba A la vista del primer experimento en el que la cantidad de agua atomizada se tiene un comportamiento cuasi lineal, aunque hay variaciones a lo largo de la medida la desviación en los caudales medidos es mucho menor que en la experiencia anterior con una desviación estándar de 5,04·10-4, que comparado con la anterior 2,57·10-2, indica que el método escogido es más adecuado que el anterior para la medida de caudal atomizado. y = 0,016x - 0,041 R² = 0,999 0 2 4 6 8 10 12 0100 200 300 400 500 600 700 Masa vaporizada (gr) Tiempo segundos Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 55 Por lo demás este experimento no aporta más información relevante pero ha servido para probar las mejoras realizadas en el montaje. Gráfica 5: Medida de caudales de prueba 1,56E-02 1,58E-02 1,60E-02 1,62E-02 1,64E-02 1,66E-02 1,68E-02 1,70E-02 1,72E-02 1,74E-02 1,76E-02 0246810 12 Caudales (gr/sg) Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 56 5.2.1. Resultados de experimentos de prueba con mezcla acuosa de glicerina al 21,05% Gráfica 6: Masa atomizada de mezcla acuosa al 21,05% en volumen La intención de este experimento es doble, por un lado seguir probando el equipo y por otro comprobar el comportamiento de una mezcla de glicerina dentro del atomizador. Se aprecia que la dispersión en el rendimiento del equipo es muy similar a la del agua y en principio no hay problemas en atomizar glicerina. Resultados de experimentos realizados con distintas mezclas acuosas de glicerina a tensión variable 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00 Cantidad de masa vaporizada (g) Tiempo (s) Experimento 1 Experimento2 9,00E-03 1,10E-02 1,30E-02 1,50E-02 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 Caudal (g/seg) Tiempo (s) Curva caudal/tiempo Experimento 1 Experimento 2 Gráfica 7: Caudal atomizado Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 57 Gráfica 8: Caudal de fluido atomizado con tensión variable y diferentes concentraciones de glicerina Los resultados están dentro de lo esperado, el caudal atomizado disminuye notablemente al aumentar la viscosidad del fluido. Los cambios de pendiente de las curvas están debidos en primer lugar al tomar medidas durante un minuto únicamente el disco presenta cambios de rendimiento. En segundo lugar, la evacuación del calor generado en el piezoeléctrico se realiza a través del fluido, con lo que la viscosidad disminuye. Este fenómeno tiene mayor importancia con concentraciones altas de glicerina. 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 15,00 25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 Fluido vaporizada (gr/min) Tensión de excitación (V) Agua destilada Mezcla acuosa 34,78% Mezcla acuosa 44,44% Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 64 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 65 6. CONCLUSIONES  Conclusiones extraídas de los datos - Los discos no sufren degradación apreciable con el uso, siempre y cuando estén inmersos en fluido (aunque hay que tener en cuenta el calor específico del mismo). - El caudal atomizado depende fuertemente de la viscosidad, como se ve en la reducción de caudal que aparece al aumentar la viscosidad y en el ligero aumento de caudal que aparece con el calentamiento del fluido. - El descenso de la viscosidad del fluido debido al aumento de temperatura, permitiría la atomización de un amplio espectro de fluidos (incluyendo aceite de motor si se calienta lo suficiente). Aunque claro está, habría que asegurar la integridad del equipo refrigerándolo por otros métodos. - También cabe la posibilidad de atomizar sustancias más viscosas, u obtener caudales más altos si se aumenta la tensión de excitación. Aunque este oscilador no soporta tensiones de alimentación superiores a 48 voltios eficaces (67,88 V), con otro tipo de oscilador sería posible. - Como los mejores rendimientos de caudal atomizado se obtienen con bajas viscosidades, esta técnica es muy apropiada en principio para atomizar hidrocarburos con baja viscosidad como gasolina o etanol. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 66  Conclusiones obtenidas de las experiencias en el laboratorio - El caudal atomizado también depende en gran medida de la altura de la lámina de agua que tiene encima, es conveniente usar un sistema que la mantenga constante para obtener un rendimiento óptimo. - La geometría del cono (altura y anchura) depende fuertemente de la viscosidad del fluido a atomizar. - La temperatura del fluido se incrementa notablemente en la punta alcanzando valores cercanos a los 90ºC. - En la práctica se han visto varios indicios de que se produzca cavitación en el seno del fluido. El más destacado es la degradación de la mezcla para concentraciones altas de glicerina después de algún tiempo, depositándose una capa de carbonilla encima del disco y adquiriendo la mezcla un tono marrón. También en las imágenes tomadas con la cámara de alta velocidad se observan “explosiones” a lo largo del cono de atomización y la proyección de de gotas de gran tamaño procedentes del cono. - La avería más frecuente de los dispositivos es la destrucción del componente, o la fusión de la resistencia fusible. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 67 7. BIBLIOGRAFÍA Artículos y publicaciones High-Frequency Ultrasonic Atomization With Pulsed Excitation, Journal of fluid engineering - ASME, A. Lozano, F. Barreras, H. Amaveda, X. Jordá, M. Lozano, noviembre 2003 Sistema de excitación por pulsos para la caracterización de resonadores para atomización, Boletin de la sociedad española de la cerámica y el vídrio Transient high – frequency ultrasonic water atomization, Experiments in Fluids 33 (2002) 405–413 DOI 10.1007/s00348-002-0456-1, F. Barreras, H. Amaveda, A. Lozano, 2002 The physical and biological effects of high frequency sound-waves of great intensity, Wood WR, Loomis AL (1927), Phil Mag 4:417–437 On the forms and states assumed by fluids in contact with vibrating elastic surfaces, Faraday M (1831), Phil Trans R Soc London 52:319–340 Hydrokinetic solutions and observations, Kelvin Lord (W Thomson) (1871) Phil Mag 42:362–377 On the crispation of fluid resting upon a vibrating support, Rayleigh L (1883) Phil Mag 15:50–58 The mechanism of the formation of fogs by ultrasonic waves, Söllner K (1936a) Trans Faraday Soc 32:1532–1536 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 68 Experiments to demonstrate cavitation caused by ultrasonic waves, Söllner K (1936b), Trans Faraday Soc 32:1537–1538 The effect of fountain formation at the surface of a vertically oscillating liquid, Sorokin VI (1957) Soviet Phys Acoust 3:281–291 Dynamic properties of surface tension of water and aqueous solutions of surface active agents with standing capillary waves in the frequency range from 10 kHz to 1.5 MHz. Eisenmenger W (1959) Acoustica 9:327–340 The stability of the plane free surface of a liquid in vertical periodic motion, Benjamin TB, Ursell F (1954) Proc R Soc London A 225:505–515 Literatura temática y tesis doctorales Generación de gotas microscópicas y caracterización de aerosoles DOCTORANDO: Hippolyte Amaveda UNIVERSIDAD: Zaragoza FACULTAD/ESCUELA: Centro Politécnico Superior AÑO: 2003 CALIFICACIÓN: Sobresaliente Cum Laude Piezo electric ceramics: principles and applications, APC international Ltd., Mackeyville Pa. 17750 USA http://www.americanpiezo.com Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 69 Apuntes externos Osciladores sinusoidales 1ª parte, Ing. Oscar M. Santa Cruz, 2008 http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/electronica/ElectronicaAplicadaIII/Aplicad a/Cap01Osciladores1parte.pdf Osciladores sinusoidales 2ª parte, Ing. Oscar M. Santa Cruz, 2008 http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/electronica/ElectronicaAplicadaIII/Aplic ada/Cap01Osciladores2parte.pdf Oscilador colpitts, Francisco Jiménez Molinos, 2006 http://www.ugr.es/~jmolinos/files/colpitts2006.pdf Osciladores sinusoidales, Federico Miyara, 2 edición, 2004 http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/oscilad.pdf Otras referencias Tabla de viscosidad de la glicerina, The DOW Chemical company http://www.dow.com/glycerine/resources/table18.htm Tabla de densidad de la glicerina, The DOW Chemical company http://www.dow.com/glycerine/resources/dens_sg.htm Ficha de seguridad de la glicerina, glicerol, Fichas de seguridad (MSDS) http://www.fichasdeseguridad.com/glicerina.htm Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 70 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 71 8. ANEXOS Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 72 8.1. Tablas y gráficas de medida del caudal con decremento de la altura de fluido. 8.1.1. Primer experimento Altura de fluido Volumen de fluido (mm3) Tiempo (seg) Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3 Volumen exp1 Volumen exp2 Volumen exp3 0 52 58 64 153886,72 171642,88 189399,04 60 50,5 57 63 149447,68 168683,52 186439,68 120 50 56 62 147968,00 165724,16 183480,32 180 49 55 61,5 145008,64 162764,80 182000,64 240 47,5 54,5 61 140569,60 161285,12 180520,96 300 46 54 60 136130,56 159805,44 177561,60 360 45,5 53,5 59,5 134650,88 158325,76 176081,92 420 45 53 58,5 133171,20 156846,08 173122,56 480 44,5 52,5 58 131691,52 155366,40 171642,88 540 44 52 57,5 130211,84 153886,72 170163,20 600 43,5 51 57 128732,16 150927,36 168683,52 Caudal medio (mm3/seg) 42,60 31,61 34,30 Tabla 4: Resultados primeros experimentos Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 73 Gráfica 11: Caudal – Tiempo. Primeros experimentos 0 10 20 30 40 50 60 70 -50 50 150 250 350 450 550 650 Altura nivel de agua (mm) Tiempo (minutos) Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 80 8.2.3. Medida de caudal con tensión variable y diferentes viscosidades  Gráficas resumen 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 15,00 25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 Caudal másico atomizada(gr./min) Tensión de excitación (V) Agua destilada Mezcla acuosa 34,78% Mezcla acuosa 44,44% Gráfica 18: Resumen del caudal másico atomizado con diferentes concentraciones de glicerina en un minuto y con tensión variable Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 81  Medidas con agua destilada Tensión de entrada (V) Masa de agua atomizada por minuto(g/min) Corriente de entrada (A) Potencia media (W) 0,00 - 0,00 0,00 3,00 - 0,00 0,00 6,00 - 0,03 0,18 9,00 - 0,09 0,81 12,00 - 0,14 1,68 15,00 - 0,20 3,00 17,00 - 0,23 3,91 20,00 0,33 0,27 5,40 23,00 0,34 0,30 6,90 25,00 0,60 0,32 8,00 28,00 0,62 0,35 9,80 31,00 0,83 0,39 12,09 34,00 1,10 0,44 14,96 37,00 1,15 0,46 17,02 40,00 1,28 0,51 20,40 43,00 1,50 0,53 22,79 45,00 2,01 0,61 27,45 48,00 2,52 0,63 30,24 52,00 2,72 0,65 33,80 55,00 2,95 0,67 36,85 57,00 3,25 0,69 39,33 60,00 4,06 0,70 42,00 Tabla 9: tabla de datos de curva a tensión variable con muestras cada 60 seg. para agua destilada Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 82 Gráfica 19: masa de agua atomizada con tensión variable y muestreos cada 60 segundos Gráfica 20: Caudal másico en función de la potencia consumida con agua destilada 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 15,00 25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 Caudal másico (gr./min) Tensión de alimentación (V) Masa de agua vaporizada en un minuto (g/min) 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 Caudal másico (gr./min) Potencia (W) Caudal másico/ potencia Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 83  Medidas con mezcla acuosa al 34,78 en volumen. Tensión de entrada (V) Masa atomizada (gr/min) Corriente de entrada (A) Potencia media (W) 60,00 1,01 0,77 46,20 55,00 0,92 0,73 40,15 50,00 0,87 0,68 34,00 45,00 0,70 0,63 28,35 40,00 0,61 0,57 22,80 35,00 0,48 0,50 17,50 30,00 0,40 0,42 12,60 25,00 0,25 0,36 9,00 20,00 0,23 0,29 5,80 15,00 - 0,21 3,15 10,00 - 0,15 1,50 Tabla 10: tabla de datos de curva a tensión variable con muestras cada 60 seg. para mezcla acuosa de glicerina al 34,78% en volumen. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 84 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 15,00 25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 Caudal másico atomizado (gr./min) Tensión de alimentación (V) Curva masa vaporizada/ tension Gráfica 21: masa de mezcla de glicerina al 34,78% en vol. atomizada con tensión variable y muestreos cada 60 segundos Gráfica 22: Caudal másico en función de la potencia consumida con mezcla acuosa de glicerina al 34,78% en volumen 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Caudal másico atomizado (gr./min) Potencia (W) Caudal atomizado/ potencia consumida Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 85  Medidas con mezcla acuosa al 44,44 % en volumen. Tensión de entrada (V) Masa atomizada por minuto(g/min) Corriente de entrada (A) Potencia media (W) 60,00 0,87 0,77 46,20 55,00 0,85 0,73 40,15 50,00 0,76 0,68 34,00 45,00 0,66 0,63 28,35 40,00 0,45 0,57 22,80 35,00 0,33 0,50 17,50 30,00 0,24 0,42 12,60 25,00 0,22 0,36 9,00 20,00 0,20 0,29 5,80 Tabla 11: tabla de datos de curva a tensión variable con muestras cada 60 seg. para mezcla acuosa de glicerina al 44,44% en volumen. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 86 Gráfica 23: masa de mezcla de glicerina al 44,44% en vol. atomizada con tensión variable y muestreos cada 60 segundos Gráfica 24: Caudal másico en función de la potencia consumida con mezcla acuosa de glicerina al 44,44% en volumen 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 15,00 25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 Caudal másico atomizado (g/min) Tensión (V) Curva masa vaporizada/ tension 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 Caudal másico atomizado (gr./min) Potencia (W) Caudal másico atomizado/potencia Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 87 8.2.4. Datos de caudal atomizado para distintas concentraciones de glicerina, monitorizando la temperatura.  Datos resumen Porcentaje de glicerina en la mezcla (glicerina/mezcla) Tensiones 0% 10% 21,05% 30% 44,40% 51,61% 60,18% 70% 80% 20 4,212E -03 4,001E- 03 1,191E- 03 9,651E- 04 9,651E- 04 1,033E- 03 6,662E- 04 9,601E- 04 2,377E- 03 25 4,304E -03 4,091E- 03 1,647E- 03 1,189E- 03 1,763E- 03 2,224E- 03 1,866E- 03 1,369E- 03 3,553E- 03 30 6,365E -03 4,130E- 03 3,631E- 03 1,763E- 03 2,184E- 03 2,403E- 03 2,440E- 03 2,742E- 03 3,937E- 03 35 1,269E -02 1,102E- 02 8,063E- 03 3,050E- 03 4,317E- 03 2,724E- 03 3,408E- 03 2,746E- 03 4,206E- 03 40 2,304E -02 1,846E- 02 1,146E- 02 5,062E- 03 5,871E- 03 4,621E- 03 3,896E- 03 3,107E- 03 5,137E- 03 45 2,582E -02 2,781E- 02 1,847E- 02 5,514E- 03 6,558E- 03 5,886E- 03 5,076E- 03 3,412E- 03 - 50 3,358E -02 3,395E- 02 2,393E- 02 1,146E- 02 7,428E- 03 6,537E- 03 5,468E- 03 6,163E- 03 - 55 4,185E -02 3,793E- 02 3,799E- 02 2,557E- 02 1,131E- 02 6,974E- 03 6,424E- 03 - - 60 5,793E -02 4,147E- 02 4,794E- 02 3,107E- 02 - - - - - Tabla 12: Datos resumen de caudales medios atomizados. Caudal en gr./seg. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 88 Curvas resumen de caudal másico vaporizado para distintas concentraciones de glicerina 0,000E+00 1,000E-02 2,000E-02 3,000E-02 4,000E-02 5,000E-02 6,000E-02 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Caudal Másico vaporizado(gr./seg) Tensión (Voltios) 0% 10% 21,05% 30% 44,40% 51,61% 60,18% 70% 80% Gráfica 25: Curvas resumen del caudal másico vaporizado (valores medios) para cada concentración de glicerina a tensión de alimentación variable Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 89  Datos con agua destilada 60 V 55 V 50 V tiempo (s) masa (g) Corrie nte (A) Temperat ura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrie nte (A) Temperat ura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrie nte (A) Temperat ura (ºC) 30,05 1,23 0,65 28,8 30,64 1,05 0,59 31,2 30,41 0,98 0,53 30,4 60,61 2,83 0,66 29,3 60,10 2,28 0,60 31,4 60,10 1,91 0,54 31,0 90,32 4,42 0,67 30,1 90,26 3,55 0,61 31,6 89,53 2,92 0,54 31,4 120,34 6,25 0,68 31,0 120,10 4,79 0,62 32,0 120,11 3,93 0,55 31,8 154,99 8,18 0,68 31,2 150,30 6,08 0,62 32,5 150,61 4,95 0,55 32,1 180,37 9,72 0,69 32,3 180,38 7,28 0,62 32,7 180,21 5,91 0,55 32,4 217,06 11,81 0,69 33,1 210,10 8,61 0,62 33,0 210,35 6,98 0,55 32,5 240,36 13,30 0,69 33,6 241,04 9,84 0,62 33,3 240,60 7,95 0,55 32,7 270,81 15,00 0,69 33,7 271,89 11,10 0,62 33,5 270,01 9,03 0,55 32,8 300,26 16,81 0,69 34,1 300,31 12,33 0,63 33,9 300,30 10,04 0,55 33,0 45 V 40 V 35 V tiempo (s) masa (g) Corrie nte (A) Temperat ura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrie nte (A) Temperat ura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrie nte (A) Temperat ura (ºC) 30,43 0,86 0,47 29,6 31,12 0,71 0,40 31,7 30,30 0,60 0,35 30,80 60,19 1,72 0,47 29,7 50,43 1,15 0,41 31,9 59,05 1,02 0,35 30,90 90,19 2,50 0,47 30,1 89,87 2,12 0,41 32,0 90,12 1,43 0,36 31,20 120,10 3,33 0,48 30,6 120,01 2,72 0,41 32,1 120,10 1,81 0,36 31,60 150,33 4,08 0,48 31,0 150,69 3,39 0,42 32,3 155,45 2,18 0,36 32,00 179,94 4,86 0,48 31,2 179,97 4,00 0,42 32,6 180,55 2,53 0,36 32,30 210,13 5,65 0,48 31,7 210,43 4,62 0,42 33,0 210,41 2,92 0,36 32,60 240,20 6,39 0,48 32,2 240,09 5,26 0,42 33,2 246,90 3,35 0,36 33,00 270,11 7,11 0,48 32,5 270,47 5,87 0,42 33,4 270,16 3,67 0,36 33,10 300,08 7,82 0,49 33,0 289,11 6,53 0,42 33,8 300,07 3,99 0,36 33,40 30 V 25 V 20 V tiempo (s) masa (g) Corrie nte (A) Temperat ura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrie nte (A) Temperat ura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrie nte (A) Temperat ura (ºC) 31,04 0,23 0,30 30,90 35,28 0,16 0,23 28,70 30,14 0,07 0,19 31,10 59,92 0,45 0,30 31,20 59,92 0,31 0,23 28,70 61,02 0,22 0,19 31,10 90,38 0,61 0,30 31,40 90,15 0,45 0,23 28,80 90,03 0,36 0,19 30,20 119,69 0,83 0,30 31,40 120,29 0,56 0,23 28,90 120,23 0,47 0,19 30,20 150,08 1,04 0,30 31,70 149,45 0,69 0,24 29,20 151,23 0,60 0,19 30,20 180,40 1,20 0,30 31,90 180,28 0,78 0,24 29,40 180,10 0,69 0,19 30,20 210,15 1,38 0,30 32,10 212,58 0,95 0,24 29,50 210,45 0,86 0,19 30,20 240,09 1,57 0,30 32,30 243,74 1,09 0,24 29,70 242,05 1,00 0,19 30,20 270,31 1,78 0,30 32,50 270,46 1,19 0,24 30,00 270,54 1,10 0,19 30,20 300,08 1,94 0,30 32,70 301,93 1,30 0,24 30,10 300,06 1,21 0,19 30,20 Tabla 13: Caudales atomizados con agua destilada Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 96  Mezcla acuosa de glicerina al 44,44% 60 V 55 V 50 V tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Tempera tura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Tempera tura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Tempera tura (ºC) 35,97 0,15 0,68 30,10 30,42 0,16 0,62 35,40 30,43 0,16 0,56 31,50 60,02 0,31 0,69 31,20 60,00 0,31 0,62 36,00 60,94 0,37 0,57 32,00 91,11 0,52 0,70 32,30 93,87 0,48 0,63 36,80 90,20 0,53 0,57 32,70 120,24 0,73 0,71 33,30 120,24 0,64 0,64 37,70 120,23 0,73 0,57 33,50 150,17 1,02 0,72 34,50 150,12 0,81 0,64 38,50 150,15 0,93 0,57 34,10 179,96 1,32 0,72 35,60 180,42 1,09 0,64 39,10 180,08 1,12 0,58 34,40 209,98 1,71 0,72 36,10 209,80 1,31 0,64 39,70 210,21 1,30 0,58 34,90 241,06 2,26 0,72 37,00 240,28 1,58 0,64 40,10 240,52 1,48 0,58 35,60 270,57 2,69 0,72 37,30 270,58 1,88 0,64 40,80 270,77 1,72 0,58 36,00 300,32 3,17 0,72 37,80 300,00 2,16 0,64 41,00 300,20 1,93 0,58 36,20 45 V 40 V 35 V tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Tempera tura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Tempera tura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Tempera tura (ºC) 30,99 0,14 0,49 31,90 30,92 0,18 0,42 33,00 30,56 0,04 0,36 30,70 60,26 0,35 0,49 33,00 61,03 0,29 0,43 33,50 60,49 0,14 0,36 30,80 89,48 0,50 0,49 33,80 90,40 0,39 0,43 33,90 91,16 0,17 0,37 30,90 120,42 0,65 0,50 34,80 120,51 0,49 0,44 34,30 120,44 0,21 0,37 31,30 150,16 0,83 0,50 36,00 150,50 0,61 0,44 34,60 151,65 0,29 0,37 31,60 178,48 0,98 0,50 36,10 180,28 0,76 0,44 34,90 180,27 0,33 0,37 32,00 210,39 1,17 0,50 36,80 210,17 0,90 0,44 35,00 210,11 0,42 0,37 32,30 233,12 1,31 0,51 36,90 240,16 1,11 0,45 35,30 240,11 0,44 0,37 32,50 270,17 1,52 0,51 38,60 271,59 1,19 0,45 35,70 270,02 0,52 0,38 32,70 300,69 1,72 0,52 38,90 300,39 1,34 0,45 35,70 300,12 0,63 0,38 32,90 30 V 25 V tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Temperatura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Temperatura (ºC) 30,43 0,03 0,30 30,30 31,51 0,04 0,24 28,20 60,02 0,11 0,30 30,30 60,41 0,10 0,24 28,20 91,90 0,13 0,30 30,40 94,11 0,14 0,24 28,30 120,18 0,22 0,31 30,60 124,28 0,15 0,24 28,30 150,48 0,27 0,31 30,70 154,24 0,18 0,24 28,50 181,58 0,31 0,31 30,90 180,70 0,20 0,24 28,70 210,69 0,36 0,31 31,10 212,13 0,23 0,24 29,00 240,95 0,40 0,31 31,40 241,14 0,25 0,24 29,10 270,17 0,46 0,31 31,60 270,27 0,27 0,25 29,20 300,33 0,50 0,31 31,90 300,17 0,30 0,25 29,50 Tabla 20: Datos de masa atomizada de mezcla acuosa de glicerina al 44,44% en vol. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 97 Gráfica 29: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 44,44% en vol. Caudal medio Tensión (V) 60 V 55 V 50 V 45 V 40 V 35 V 30 V 25 V Caudal medio (gr./seg.) 1,131E- 02 7,428E- 03 6,558E- 03 5,871E- 03 4,317E- 03 2,184E- 03 1,763E- 03 9,651E- 04 Tabla 21: Caudales medios obtenidos con mezcla acuosa de glicerina al 44,44% en vol. 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 Masa atomizada (gr.) tiempo (s) Glicerina 44,44% (Vol.) 60 V 55 V 50 V 45 V 40 V 35 V 30V 25V Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 98  Mezcla acuosa de glicerina al 51,61% en volumen 60 V 55 V 50 V tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) 30,00 0,81 0,54 30,10 30,52 0,40 0,50 32,80 30,03 0,24 0,56 34,70 60,00 1,15 0,55 30,50 60,23 0,64 0,50 33,50 60,10 0,40 0,57 34,90 94,21 1,42 0,57 31,80 90,08 0,85 0,51 34,20 89,26 0,77 0,57 35,40 120,71 1,62 0,58 31,90 119,34 0,96 0,51 34,80 120,49 0,85 0,58 36,20 150,46 1,81 0,58 32,90 150,28 1,04 0,51 35,90 150,73 1,02 0,58 36,40 180,65 2,05 0,58 33,90 180,27 1,13 0,51 37,00 180,09 1,24 0,58 36,90 219,65 2,20 0,59 34,50 210,52 1,29 0,52 37,60 210,17 1,47 0,58 37,40 240,04 2,36 0,59 36,10 240,00 1,39 0,52 38,40 240,30 1,63 0,59 37,70 270,02 2,62 0,59 36,70 274,40 1,57 0,52 39,40 270,42 1,81 0,59 38,30 300,12 2,72 0,59 38,10 300,12 1,72 0,52 40,70 300,20 2,04 0,59 38,40 45 V 40 V 35 V tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) 30,39 0,16 0,36 31,60 30,14 0,04 0,34 31,20 31,59 0,04 0,36 31,90 61,25 0,21 0,37 32,20 60,01 0,10 0,34 31,70 60,22 0,06 0,36 32,00 90,12 0,29 0,37 32,40 90,08 0,13 0,35 32,10 90,14 0,11 0,37 32,10 120,41 0,43 0,38 33,30 116,17 0,21 0,35 32,50 120,01 0,17 0,37 32,50 149,69 0,58 0,39 33,50 150,15 0,26 0,35 32,80 150,14 0,22 0,37 32,90 180,15 0,89 0,39 34,10 181,30 0,41 0,35 33,10 180,07 0,28 0,37 33,20 219,97 0,99 0,39 34,60 212,09 0,45 0,35 33,20 210,10 0,34 0,37 33,50 239,56 1,15 0,39 35,10 240,27 0,54 0,36 33,50 240,07 0,41 0,37 33,70 270,36 1,26 0,40 35,60 270,23 0,66 0,36 33,90 270,20 0,51 0,38 33,90 300,37 1,37 0,40 36,10 300,27 0,77 0,36 33,90 300,31 0,64 0,38 34,10 30 V 25 V tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Temperatura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Temperatura (ºC) 30,20 0,04 0,40 31,90 30,29 0,02 0,34 33,40 60,61 0,10 0,40 32,00 60,27 0,05 0,34 33,40 90,47 0,18 0,40 32,10 90,44 0,07 0,34 33,50 119,92 0,27 0,41 32,50 120,26 0,11 0,34 33,70 151,80 0,34 0,41 32,80 158,13 0,15 0,34 33,80 180,12 0,38 0,41 33,20 180,12 0,17 0,35 34,00 210,21 0,46 0,41 33,50 211,95 0,20 0,35 34,20 240,14 0,52 0,41 33,70 240,18 0,22 0,35 34,50 270,21 0,60 0,41 33,90 270,17 0,26 0,35 34,70 300,32 0,69 0,41 34,10 300,04 0,30 0,35 35,00 Tabla 22: Datos de masa atomizada de mezcla acuosa de glicerina al 51,61% en vol. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 99 Gráfica 30: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 51,61% en vol. Caudales medios: Tensión (V) 60 V 55 V 50 V 45 V 40 V 35 V 30 V 25 V Caudal medio (gr./seg.) 6,974E- 03 6,537E- 03 4,621E- 03 5,886E- 03 2,724E- 03 2,224E- 03 2,403E- 03 1,033E- 03 Tabla 23: Caudales medios obtenidos con mezcla acuosa de glicerina al 51,61% en vol. 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 Masa atomizada (gr.) tiempo (s) Glicerina 51,61% (Vol.) 60 V masa (g) 55 V masa (g) 50 V masa (g) 45 V masa (g) 40 V masa (g) 35 V masa (g) 30 V masa (g) 25 V masa (g) 20 V masa (g) Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 100  Mezcla acuosa de glicerina al 60,18 % en volumen 60 V 55 V 50 V tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) 30,02 0,09 0,54 31,00 31,05 0,02 0,50 32,10 30,32 0,05 0,56 32,40 62,31 0,24 0,55 31,40 60,12 0,10 0,50 32,80 60,27 0,14 0,57 32,60 90,33 0,32 0,57 32,70 90,30 0,26 0,51 33,50 90,03 0,19 0,57 33,10 120,34 0,52 0,58 32,80 120,35 0,41 0,51 34,10 120,23 0,31 0,58 33,90 150,27 0,65 0,58 33,80 150,23 0,69 0,51 35,20 150,34 0,49 0,58 34,10 180,19 0,79 0,58 34,80 180,01 0,82 0,51 36,30 180,27 0,61 0,58 34,60 209,98 0,98 0,59 35,40 210,26 0,97 0,52 36,90 210,20 0,83 0,58 35,10 240,31 1,13 0,59 37,00 240,18 1,23 0,52 37,70 240,20 1,05 0,59 35,40 270,31 1,28 0,59 37,60 270,13 1,49 0,52 38,70 270,05 1,29 0,59 36,00 300,20 1,57 0,59 39,00 300,00 1,75 0,52 40,00 300,16 1,42 0,59 36,10 45 V 40 V 35 V tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) 30,35 0,10 0,36 32,70 30,00 0,07 0,54 32,40 31,39 0,12 0,47 33,10 60,27 0,15 0,37 33,30 60,34 0,12 0,55 32,90 60,48 0,27 0,48 33,20 90,31 0,29 0,37 33,50 90,60 0,18 0,55 33,30 90,19 0,41 0,48 33,30 120,45 0,37 0,38 34,40 120,37 0,26 0,56 33,70 120,31 0,51 0,49 33,70 150,27 0,47 0,39 34,60 150,65 0,35 0,56 34,00 150,15 0,62 0,49 34,00 180,23 0,55 0,39 35,20 180,13 0,42 0,56 34,30 180,23 0,78 0,49 34,40 210,27 0,64 0,39 35,70 210,20 0,50 0,56 34,40 210,10 0,91 0,49 34,70 239,01 0,75 0,39 36,20 240,31 0,56 0,56 34,70 240,14 0,99 0,49 34,90 270,20 0,88 0,40 36,40 270,38 0,66 0,57 35,10 270,09 1,08 0,49 35,10 300,15 1,02 0,40 36,50 300,60 0,73 0,57 35,10 301,63 1,17 0,49 35,30 30 V 25 V tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Temperatura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Temperatura (ºC) 32,40 0,02 0,41 32,40 30,32 0,02 0,34 33,10 60,37 0,09 0,41 32,50 60,21 0,04 0,34 33,10 89,95 0,14 0,41 32,60 90,09 0,05 0,35 33,20 120,07 0,20 0,41 33,00 120,09 0,06 0,35 33,40 150,11 0,25 0,41 33,30 150,03 0,07 0,35 33,50 180,07 0,30 0,41 33,70 180,22 0,11 0,35 33,70 210,17 0,35 0,41 34,00 210,44 0,14 0,36 33,90 239,60 0,40 0,41 34,20 240,12 0,15 0,36 34,20 270,71 0,48 0,41 34,40 270,09 0,16 0,36 34,40 300,71 0,52 0,41 34,60 300,02 0,20 0,36 34,70 Tabla 24: Datos de masa atomizada de mezcla acuosa de glicerina al 60,18% Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 101 Gráfica 31: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 60,18% en vol. Caudales medios Tensión (V) 60 V 55 V 50 V 45 V 40 V 35 V 30 V 25 V Caudal medio (gr./seg.) 5,468E- 03 6,424E- 03 5,076E- 03 3,408E- 03 2,440E- 03 3,896E- 03 1,866E- 03 6,662E- 04 Tabla 25: Caudales medios obtenidos con mezcla acuosa de glicerina al 60,18% en vol. 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 Masa atomizada (gr) tiempo (s) Glicerina 60,18% (Vol.) 60 V masa (g) 55 V masa (g) 50 V masa (g) 45 V masa (g) 40 V masa (g) 35 V masa (g) 30 V masa (g) 25 V masa (g) Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 102  Mezcla acuosa de glicerina al 70% en volumen. 60 V 55 V 50 V tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) 30,31 0,16 0,56 34,90 30,00 0,26 0,51 40,80 32,59 0,18 0,43 38,50 60,11 0,38 0,57 35,30 59,92 0,44 0,52 40,30 60,40 0,31 0,45 38,30 90,34 0,56 0,58 35,90 90,37 0,64 0,53 40,10 90,22 0,42 0,46 38,40 119,97 0,73 0,59 36,70 120,23 0,79 0,53 40,30 120,58 0,53 0,46 38,50 150,37 0,93 0,59 37,30 150,80 0,97 0,53 40,60 150,29 0,60 0,46 38,60 179,81 1,12 0,59 38,00 180,07 1,12 0,53 40,70 180,10 0,70 0,46 38,80 210,22 1,33 0,59 38,90 210,55 1,26 0,54 41,00 210,08 0,79 0,47 39,50 240,15 1,53 0,59 39,00 240,35 1,39 0,54 41,10 243,06 0,89 0,47 40,10 269,94 1,71 0,60 40,10 272,79 1,59 0,54 41,20 275,78 1,06 0,47 40,20 300,44 1,91 0,60 40,60 300,23 1,76 0,54 41,60 300,04 1,18 0,47 40,40 45 V 40 V tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Temperatura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Temperatura (ºC) 30,52 0,10 0,40 39,00 30,26 0,03 0,34 38,90 60,24 0,19 0,40 38,70 63,29 0,05 0,34 39,60 90,93 0,29 0,40 38,80 89,99 0,07 0,35 40,00 120,00 0,36 0,40 39,50 120,21 0,09 0,35 40,30 150,59 0,48 0,41 39,10 150,59 0,11 0,35 40,90 180,59 0,56 0,41 39,80 180,59 0,17 0,35 41,30 210,17 0,65 0,41 40,20 210,17 0,23 0,35 41,70 240,14 0,71 0,41 40,30 240,14 0,32 0,36 42,10 270,25 0,81 0,41 40,50 270,25 0,39 0,36 42,40 300,23 0,89 0,41 40,60 300,23 0,44 0,36 42,60 Tabla 26: Datos de masa atomizada de mezcla acuosa de glicerina al 70% en vol. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 103 Gráfica 32: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 70% en vol. Caudales medios Tensión (V) 60 V 55 V 50 V 45 V 40 V Caudal medio (gr./seg.) 6,477E-03 5,549E-03 3,764E-03 2,779E-03 1,522E-03 Tabla 27: Caudales medios obtenidos con mezcla acuosa de glicerina al 70% en vol. 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 Masa atomizada (gr.) tiempo (s) Glicerina 70% (Vol.) 60 V 55 V 50 V 45 V 40 V 35 V 30 V Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 104  Mezcla acuosa de glicerina al 80% 60 V 55 V 50 V tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) tiempo (s) masa (g) Corrient e (A) Temperatur a (ºC) 30,31 0,16 0,56 34,90 30,00 0,26 0,51 40,80 32,59 0,18 0,43 38,50 60,11 0,38 0,57 35,30 59,92 0,44 0,52 40,30 60,40 0,31 0,45 38,30 90,34 0,56 0,58 35,90 90,37 0,64 0,53 40,10 90,22 0,42 0,46 38,40 119,97 0,73 0,59 36,70 120,23 0,79 0,53 40,30 120,58 0,53 0,46 38,50 150,37 0,93 0,59 37,30 150,80 0,97 0,53 40,60 150,39 0,62 0,46 38,60 179,81 1,12 0,59 38,00 180,07 1,12 0,53 40,70 180,10 0,70 0,46 38,80 210,32 1,33 0,59 38,90 210,55 1,26 0,54 41,00 210,09 0,79 0,47 39,50 240,15 1,53 0,59 39,50 240,35 1,39 0,54 41,10 243,06 0,89 0,47 40,10 269,94 1,71 0,60 40,10 272,79 1,59 0,54 41,20 275,38 1,06 0,47 40,20 300,44 1,91 0,60 40,60 300,23 1,76 0,54 41,60 300,04 1,18 0,47 40,40 45 V 40 V tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Temperatura (ºC) tiempo (s) masa (g) Corriente (A) Temperatura (ºC) 30,57 0,10 0,40 38,70 30,26 0,03 0,34 38,90 60,24 0,19 0,40 38,70 63,29 0,05 0,34 39,60 90,93 0,29 0,40 38,80 89,99 0,07 0,35 40,00 120,00 0,36 0,40 39,50 120,21 0,09 0,35 40,30 150,53 0,48 0,40 39,60 150,59 0,11 0,35 40,90 179,93 0,56 0,41 39,80 180,59 0,17 0,35 41,30 214,93 0,65 0,41 40,20 210,17 0,23 0,36 41,70 242,54 0,71 0,41 40,30 240,14 0,32 0,36 42,10 270,32 0,77 0,41 40,50 270,25 0,39 0,36 42,40 300,11 0,86 0,41 40,60 300,23 0,44 0,36 42,60 Tabla 28: Datos de masa atomizada de mezcla acuosa de glicerina al 80% en vol. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 105 Gráfica 33: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 80% Caudales medios Tensión (V) 60 V 55 V 50 V 45 V 40 V Caudal medio (gr./seg.) 5,137E- 03 3,937E- 03 4,206E- 03 3,553E- 03 2,377E- 03 Tabla 29: Caudales medios obtenidos con mezcla acuosa de glicerina al 80% en vol. 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 Masa atomizada (gr.) tiempo (s) Glicerina 80% (Vol.) 60 V 55 V 50 V 45 V 40 V Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 112 Gráfica 36: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 55 voltios 0,00E+00 5,00E-03 1,00E-02 1,50E-02 2,00E-02 2,50E-02 3,00E-02 3,50E-02 4,00E-02 4,50E-02 5,00E-02 6,00E-04 5,60E-03 1,06E-02 1,56E-02 2,06E-02 2,56E-02 Caudal atomizado (gr/s) Viscosidad dinámica (cSt) 0% 10% 21.05 30% 44.40% 51.61% 60.18% 70% 80% Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 113  A 50 voltios 0% 10% 21,05% mu nu Q mu nu Q mu nu Q 7,94E-01 7,97E-04 3,13E-02 1,13E+00 1,10E-03 3,43E-02 1,60E+00 1,52E-03 2,69E-02 7,83E-01 7,87E-04 3,43E-02 1,12E+00 1,09E-03 3,49E-02 1,60E+00 1,52E-03 2,29E-02 7,77E-01 7,80E-04 3,30E-02 1,11E+00 1,08E-03 3,40E-02 1,57E+00 1,50E-03 2,09E-02 7,70E-01 7,74E-04 3,34E-02 1,10E+00 1,08E-03 3,29E-02 1,56E+00 1,49E-03 2,36E-02 7,65E-01 7,69E-04 3,24E-02 1,09E+00 1,07E-03 3,32E-02 1,53E+00 1,46E-03 2,50E-02 7,60E-01 7,64E-04 3,55E-02 1,08E+00 1,06E-03 3,30E-02 1,51E+00 1,44E-03 2,53E-02 7,58E-01 7,62E-04 3,21E-02 1,07E+00 1,05E-03 3,36E-02 1,49E+00 1,42E-03 2,28E-02 7,55E-01 7,59E-04 3,67E-02 1,06E+00 1,04E-03 3,53E-02 1,48E+00 1,41E-03 2,74E-02 7,54E-01 7,58E-04 3,33E-02 1,06E+00 1,03E-03 3,44E-02 1,46E+00 1,39E-03 2,06E-02 7,50E-01 7,55E-04 3,36E-02 1,05E+00 1,03E-03 3,40E-02 1,44E+00 1,37E-03 2,39E-02 30 44,4 51,61 mu nu Q mu nu Q mu nu Q 2,16E+00 2,01E-03 1,12E-02 4,05E+00 3,66E-03 6,88E-03 5,22E+00 4,65E-03 5,32E-03 2,15E+00 2,00E-03 8,61E-03 3,99E+00 3,60E-03 5,47E-03 5,18E+00 4,62E-03 1,27E-02 2,04E+00 1,90E-03 9,64E-03 3,90E+00 3,52E-03 6,66E-03 5,10E+00 4,54E-03 2,56E-03 1,97E+00 1,84E-03 1,15E-02 3,80E+00 3,43E-03 6,68E-03 4,96E+00 4,42E-03 5,62E-03 1,94E+00 1,81E-03 1,33E-02 3,72E+00 3,36E-03 6,35E-03 4,92E+00 4,39E-03 7,49E-03 1,87E+00 1,75E-03 9,10E-03 3,69E+00 3,33E-03 5,97E-03 4,84E+00 4,32E-03 7,65E-03 1,87E+00 1,74E-03 1,23E-02 3,63E+00 3,28E-03 5,94E-03 4,76E+00 4,25E-03 5,31E-03 1,83E+00 1,71E-03 9,64E-03 3,55E+00 3,21E-03 7,93E-03 4,71E+00 4,21E-03 5,98E-03 1,79E+00 1,67E-03 1,82E-02 3,50E+00 3,17E-03 7,14E-03 4,62E+00 4,12E-03 7,72E-03 1,76E+00 1,65E-03 1,15E-02 3,48E+00 3,15E-03 6,56E-03 4,61E+00 4,11E-03 6,70E-03 60,18% 70% 80% mu nu Q mu nu Q mu nu Q 9,28E+00 8,13E-03 3,01E-03 1,39E+01 1,20E-02 4,67E-03 2,66E+01 2,26E-02 4,29E-03 9,21E+00 8,06E-03 1,68E-03 1,40E+01 1,21E-02 3,69E-03 2,66E+01 2,26E-02 3,78E-03 9,02E+00 7,91E-03 3,97E-03 1,39E+01 1,20E-02 3,62E-03 2,65E+01 2,25E-02 4,44E-03 8,74E+00 7,66E-03 5,98E-03 1,39E+01 1,20E-02 3,02E-03 2,65E+01 2,25E-02 4,36E-03 8,67E+00 7,60E-03 4,01E-03 1,38E+01 1,19E-02 2,69E-03 2,64E+01 2,24E-02 5,29E-03 8,50E+00 7,45E-03 7,35E-03 1,37E+01 1,18E-02 3,00E-03 2,63E+01 2,23E-02 3,68E-03 8,34E+00 7,31E-03 7,33E-03 1,33E+01 1,15E-02 3,03E-03 2,64E+01 2,24E-02 4,34E-03 8,24E+00 7,23E-03 8,04E-03 1,30E+01 1,12E-02 5,26E-03 2,64E+01 2,24E-02 4,01E-03 8,05E+00 7,06E-03 4,32E-03 1,29E+01 1,11E-02 4,87E-03 2,64E+01 2,24E-02 3,66E-03 8,02E+00 7,04E-03 5,08E-03 1,28E+01 1,11E-02 3,76E-03 2,60E+01 2,21E-02 4,21E-03 Tabla 35: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 50 voltios Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 114 Gráfica 37: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 50 voltios 0,00E+00 5,00E-03 1,00E-02 1,50E-02 2,00E-02 2,50E-02 3,00E-02 3,50E-02 4,00E-02 6,00E-04 5,60E-03 1,06E-02 1,56E-02 2,06E-02 2,56E-02 Caudal atomizado (gr/s) Viscosidad dinámica (cSt) 0% 10% 21.05 30% 44.40% 51.61% 60.18% 70% 80% Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 115  45 voltios 0% 10% 21,05% mu nu Q mu nu Q mu nu Q 8,08E-01 8,11E-04 2,89E-02 1,07E+00 1,05E-03 2,70E-02 1,59E+00 1,51E-03 1,64E-02 8,06E-01 8,10E-04 2,60E-02 1,07E+00 1,05E-03 2,62E-02 1,54E+00 1,46E-03 1,77E-02 7,99E-01 8,03E-04 2,77E-02 1,06E+00 1,03E-03 2,75E-02 1,53E+00 1,46E-03 1,38E-02 7,90E-01 7,94E-04 2,48E-02 1,05E+00 1,03E-03 2,82E-02 1,53E+00 1,45E-03 1,93E-02 7,83E-01 7,87E-04 2,63E-02 1,05E+00 1,02E-03 2,68E-02 1,53E+00 1,45E-03 1,97E-02 7,80E-01 7,84E-04 2,62E-02 1,04E+00 1,02E-03 2,76E-02 1,52E+00 1,45E-03 2,34E-02 7,72E-01 7,75E-04 2,46E-02 1,03E+00 1,01E-03 2,77E-02 1,52E+00 1,45E-03 1,73E-02 7,63E-01 7,67E-04 2,41E-02 1,03E+00 1,00E-03 2,20E-02 1,51E+00 1,44E-03 1,68E-02 7,58E-01 7,62E-04 2,37E-02 1,02E+00 1,00E-03 3,71E-02 1,51E+00 1,43E-03 2,18E-02 7,50E-01 7,55E-04 2,58E-02 1,02E+00 9,98E-04 2,78E-02 1,50E+00 1,43E-03 1,85E-02 30% 44,4% 51,61% mu nu Q mu nu Q mu nu Q 2,13E+00 1,98E-03 4,31E-03 4,00E+00 3,61E-03 7,17E-03 5,83E+00 5,19E-03 1,62E-03 2,06E+00 1,92E-03 4,26E-03 3,86E+00 3,48E-03 5,13E-03 5,71E+00 5,08E-03 2,77E-03 2,02E+00 1,88E-03 3,76E-03 3,76E+00 3,40E-03 4,85E-03 5,66E+00 5,04E-03 4,62E-03 1,96E+00 1,83E-03 5,31E-03 3,64E+00 3,29E-03 6,05E-03 5,48E+00 4,88E-03 5,12E-03 1,90E+00 1,77E-03 5,72E-03 3,50E+00 3,17E-03 5,30E-03 5,45E+00 4,85E-03 1,02E-02 1,90E+00 1,77E-03 5,58E-03 3,49E+00 3,16E-03 5,95E-03 5,33E+00 4,75E-03 2,51E-03 1,86E+00 1,74E-03 5,40E-03 3,42E+00 3,09E-03 6,16E-03 5,24E+00 4,67E-03 8,17E-03 1,86E+00 1,73E-03 1,03E-02 3,41E+00 3,08E-03 5,67E-03 5,15E+00 4,59E-03 3,57E-03 1,78E+00 1,66E-03 5,02E-03 3,24E+00 2,93E-03 6,55E-03 5,06E+00 4,51E-03 3,67E-03 1,76E+00 1,65E-03 5,51E-03 3,21E+00 2,90E-03 5,87E-03 4,97E+00 4,44E-03 4,69E-03 60,18% 70% 80% mu nu Q mu nu Q mu nu Q 9,17E+00 8,03E-03 1,67E-03 1,37E+01 1,19E-02 3,03E-03 2,61E+01 2,22E-02 3,33E-03 8,95E+00 7,84E-03 4,66E-03 1,37E+01 1,19E-02 3,26E-03 2,56E+01 2,18E-02 3,35E-03 8,88E+00 7,78E-03 2,65E-03 1,37E+01 1,18E-02 2,41E-03 2,61E+01 2,22E-02 3,31E-03 8,57E+00 7,51E-03 3,35E-03 1,33E+01 1,15E-02 3,93E-03 2,64E+01 2,24E-02 3,67E-03 8,50E+00 7,45E-03 2,67E-03 1,32E+01 1,14E-02 2,72E-03 2,66E+01 2,26E-02 3,69E-03 8,30E+00 7,28E-03 3,00E-03 1,31E+01 1,13E-02 2,57E-03 2,65E+01 2,25E-02 3,31E-03 8,14E+00 7,14E-03 3,83E-03 1,29E+01 1,11E-02 2,17E-03 2,63E+01 2,23E-02 4,02E-03 7,99E+00 7,01E-03 4,17E-03 1,28E+01 1,11E-02 2,16E-03 2,63E+01 2,23E-02 3,88E-03 7,93E+00 6,96E-03 4,67E-03 1,27E+01 1,10E-02 3,02E-03 2,63E+01 2,23E-02 3,42E-03 7,90E+00 6,93E-03 3,41E-03 1,27E+01 1,10E-02 2,81E-03 2,58E+01 2,19E-02 3,55E-03 Tabla 36: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 45 voltios Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 116 Gráfica 38: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 45 voltios 0,00E+00 5,00E-03 1,00E-02 1,50E-02 2,00E-02 2,50E-02 3,00E-02 3,50E-02 4,00E-02 6,00E-04 5,60E-03 1,06E-02 1,56E-02 2,06E-02 2,56E-02 Caudal atomizado (gr/s) Viscosidad dinámita (cSt) 0% 10% 21.05 30% 44.40% 51.61% 60.18% 70% 80% Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 117  A 40 voltios 0% 10% 21,05% mu nu Q mu nu Q mu nu Q 7,72E-01 7,75E-04 2,28E-02 1,13E+00 1,10E-03 1,78E-02 1,59E+00 1,51E-03 6,91E-03 7,68E-01 7,72E-04 2,46E-02 1,12E+00 1,09E-03 1,71E-02 1,58E+00 1,50E-03 9,58E-03 7,67E-01 7,71E-04 1,99E-02 1,10E+00 1,08E-03 1,89E-02 1,57E+00 1,50E-03 1,09E-02 7,65E-01 7,69E-04 2,18E-02 1,10E+00 1,07E-03 1,78E-02 1,57E+00 1,50E-03 1,07E-02 7,62E-01 7,66E-04 2,08E-02 1,08E+00 1,06E-03 1,85E-02 1,55E+00 1,47E-03 1,19E-02 7,57E-01 7,61E-04 2,04E-02 1,08E+00 1,06E-03 1,85E-02 1,54E+00 1,47E-03 1,30E-02 7,50E-01 7,55E-04 2,16E-02 1,07E+00 1,05E-03 1,82E-02 1,54E+00 1,46E-03 1,21E-02 7,47E-01 7,51E-04 2,01E-02 1,07E+00 1,04E-03 1,90E-02 1,53E+00 1,45E-03 1,33E-02 7,44E-01 7,48E-04 3,54E-02 1,06E+00 1,04E-03 2,05E-02 1,52E+00 1,45E-03 1,47E-02 7,38E-01 7,42E-04 2,30E-02 1,05E+00 1,03E-03 1,85E-02 1,51E+00 1,44E-03 1,15E-02 30% 44,4% 51,61% mu nu Q mu nu Q mu nu Q 2,06E+00 1,92E-03 1,67E-03 3,86E+00 3,48E-03 3,65E-03 5,92E+00 5,26E-03 2,01E-03 2,04E+00 1,90E-03 2,28E-03 3,80E+00 3,43E-03 3,40E-03 5,81E+00 5,17E-03 9,98E-04 2,01E+00 1,88E-03 3,42E-03 3,75E+00 3,39E-03 3,32E-03 5,73E+00 5,10E-03 3,07E-03 1,99E+00 1,86E-03 8,33E-03 3,70E+00 3,34E-03 4,00E-03 5,64E+00 5,02E-03 1,47E-03 1,97E+00 1,84E-03 3,84E-03 3,66E+00 3,31E-03 5,04E-03 5,58E+00 4,97E-03 4,82E-03 1,96E+00 1,83E-03 4,36E-03 3,63E+00 3,28E-03 4,68E-03 5,52E+00 4,92E-03 1,30E-03 1,95E+00 1,82E-03 9,67E-03 3,62E+00 3,27E-03 7,00E-03 5,50E+00 4,90E-03 3,19E-03 1,94E+00 1,81E-03 5,68E-03 3,58E+00 3,24E-03 2,55E-03 5,45E+00 4,85E-03 4,01E-03 1,92E+00 1,79E-03 6,31E-03 3,54E+00 3,20E-03 5,21E-03 5,37E+00 4,78E-03 3,66E-03 1,90E+00 1,77E-03 5,06E-03 3,54E+00 3,20E-03 4,32E-03 5,37E+00 4,78E-03 2,72E-03 60,18% 70% 80% mu nu Q mu nu Q mu nu Q 9,28E+00 8,13E-03 1,65E-03 1,36E+01 1,18E-02 6,06E-04 2,73E+01 2,32E-02 2,44E-03 9,10E+00 7,97E-03 1,98E-03 1,32E+01 1,14E-02 7,49E-04 2,74E+01 2,33E-02 2,24E-03 8,95E+00 7,84E-03 2,69E-03 1,30E+01 1,12E-02 6,62E-04 2,73E+01 2,32E-02 2,17E-03 8,81E+00 7,72E-03 2,97E-03 1,28E+01 1,11E-02 6,58E-04 2,69E+01 2,29E-02 2,31E-03 8,70E+00 7,63E-03 2,37E-03 1,25E+01 1,08E-02 2,00E-03 2,69E+01 2,29E-02 2,46E-03 8,60E+00 7,54E-03 2,66E-03 1,23E+01 1,07E-02 2,03E-03 2,66E+01 2,26E-02 2,74E-03 8,57E+00 7,51E-03 1,99E-03 1,21E+01 1,05E-02 3,00E-03 2,66E+01 2,26E-02 2,16E-03 8,47E+00 7,42E-03 3,33E-03 1,19E+01 1,03E-02 2,32E-03 2,68E+01 2,27E-02 2,61E-03 8,34E+00 7,31E-03 2,32E-03 1,18E+01 1,02E-02 1,67E-03 2,66E+01 2,26E-02 2,26E-03 8,34E+00 7,31E-03 2,44E-03 1,17E+01 1,01E-02 1,52E-03 2,68E+01 2,27E-02 2,38E-03 Tabla 37: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 40 voltios Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 118 Gráfica 39: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 40 voltios 0,00E+00 5,00E-03 1,00E-02 1,50E-02 2,00E-02 2,50E-02 3,00E-02 3,50E-02 4,00E-02 6,00E-04 5,60E-03 1,06E-02 1,56E-02 2,06E-02 2,56E-02 Caudal atomizado (gr/s) Viscosidad dinámica (cSt) 0% 10% 21.05 30% 44.40% 51.61% 60.18% 70% 80% Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 119 8.5. Secuencias de alta velocidad 8.5.1. Formación del cono de atomización En esta secuencia se muestra el ascenso del cono. Se ve con claridad que el agua se atomiza a lo largo del último tramo del cono, aunque la mayor parte se atomiza en la punta. Aunque se aprecia con mayor claridad en la secuencia de vídeo, conforme se va elevando el cono se van produciendo “explosiones” que producen: salpicadura microscópica, salpicadura de tamaño medio y con forme se eleva el cono las explosiones provocan que parte de la punta del cono se desprenda. El oscurecimiento de los fotogramas es debido al agua atomizada que aunque debido a su tamaño no sale enfocada en la imagen, se interpone entre el foco de luz y la cámara fotográfica. La secuencia ha sido tomada a una tensión de 32,5 voltios. La velocidad de captura es de 2000 imágenes por segundo y los fotogramas son mostrados a intervalos regulares de 11. Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 120 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 121 Figura 20: Secuencia de alta velocidad de la producción del cono de atomización Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 128 Tabla 23: Caudales medios obtenidos con mezcla acuosa de glicerina al 51,61% en vol... 99 Tabla 24: Datos de masa atomizada de mezcla acuosa de glicerina al 60,18% ................ 100 Tabla 25: Caudales medios obtenidos con mezcla acuosa de glicerina al 60,18% en vol. 101 Tabla 26: Datos de masa atomizada de mezcla acuosa de glicerina al 70% en vol. ......... 102 Tabla 27: Caudales medios obtenidos con mezcla acuosa de glicerina al 70% en vol. ..... 103 Tabla 28: Datos de masa atomizada de mezcla acuosa de glicerina al 80% en vol. ......... 104 Tabla 29: Caudales medios obtenidos con mezcla acuosa de glicerina al 80% en vol. ..... 105 Tabla 30: Datos de caudal vaporizado con tanque para 6 dispositivos ............................ 106 Tabla 31: Caudal medio obtenido con varios dispositivos simultáneamente ................... 107 Tabla 32: Tabla comparativa del rendimiento obtenido en comparación con el funcionamiento de un disco .............................................................................................. 107 Tabla 33: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 60 voltios .............................. 109 Tabla 34: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 55 voltios .............................. 111 Tabla 35: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 50 voltios .............................. 113 Tabla 36: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 45 voltios .............................. 115 Tabla 37: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 40 voltios .............................. 117 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 129 10. ÍNDICE DE GRÁFICAS Gráfica 1: Primeros experimentos ....................................................................................... 52 Gráfica 2: Caudales del primer experimento ...................................................................... 52 Gráfica 3: Experimentos con agua a distinta temperatura ................................................. 53 Gráfica 4: Masa atomizada experimento de prueba ........................................................... 54 Gráfica 5: Medida de caudales de prueba ........................................................................... 55 Gráfica 6: Masa atomizada de mezcla acuosa al 21,05% en volumen ................................ 56 Gráfica 7: Caudal atomizado................................................................................................ 56 Gráfica 8: Caudal de fluido atomizado con tensión variable y diferentes concentraciones de glicerina .......................................................................................................................... 57 Gráfica 9: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 60 voltios ................................ 63 Gráfica 10: Tendencia de disminución del caudal atomizado con forme aumenta la viscosidad............................................................................................................................. 63 Gráfica 11: Caudal – Tiempo. Primeros experimentos ........................................................ 73 Gráfica 12: Curva altura de fluidotiempo con el agua a distintas temperaturas .............. 75 Gráfica 13: agua atomizada en la primera prueba con la balanza de precisión ................. 77 Gráfica 14: Caudal atomizado en las distintas muestras de prueba con la balanza de precisión .............................................................................................................................. 77 Gráfica 15: Tabla de datos de experimentos de prueba con mezclas acuosas de glicerina 78 Gráfica 16: Curvas de fluido atomizado en la prueba con mezcla acuosa de glicerina ...... 79 Gráfica 17: Caudal atomizado en las distintas muestras con las mezclas acuosas de glicerina ............................................................................................................................... 79 Gráfica 18: Resumen del caudal másico atomizado con diferentes concentraciones de glicerina en un minuto y con tensión variable .................................................................... 80 Gráfica 19: masa de agua atomizada con tensión variable y muestreos cada 60 segundos ............................................................................................................................................. 82 Gráfica 20: Caudal másico en función de la potencia consumida con agua destilada........ 82 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 130 Gráfica 21: masa de mezcla de glicerina al 34,78% en vol. atomizada con tensión variable y muestreos cada 60 segundos ........................................................................................... 84 Gráfica 22: Caudal másico en función de la potencia consumida con mezcla acuosa de glicerina al 34,78% en volumen ........................................................................................... 84 Gráfica 23: masa de mezcla de glicerina al 44,44% en vol. atomizada con tensión variable y muestreos cada 60 segundos ........................................................................................... 86 Gráfica 24: Caudal másico en función de la potencia consumida con mezcla acuosa de glicerina al 44,44% en volumen ........................................................................................... 86 Gráfica 25: Curvas resumen del caudal másico vaporizado (valores medios) para cada concentración de glicerina a tensión de alimentación variable .......................................... 88 Gráfica 26: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 10% en vol. .................................................................................................................................. 91 Gráfica 27: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 21,05% en vol. ..................................................................................................................... 93 Gráfica 28: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 30% en vol. .................................................................................................................................. 95 Gráfica 29: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 44,44% en vol. ..................................................................................................................... 97 Gráfica 30: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 51,61% en vol. ..................................................................................................................... 99 Gráfica 31: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 60,18% en vol. ................................................................................................................... 101 Gráfica 32: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 70% en vol. ................................................................................................................................ 103 Gráfica 33: Masa atomizada a distintas tensiones con mezcla acuosa de glicerina al 80% ........................................................................................................................................... 105 Gráfica 34: Comparación de caudales atomizados por los dispositivos ........................... 107 Gráfica 35: caudal atomizado en función de la viscosidad a 60 voltios ............................ 110 Gráfica 36: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 55 voltios ............................ 112 Gráfica 37: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 50 voltios ............................ 114 Gráfica 38: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 45 voltios ............................ 116 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 131 Gráfica 39: Caudal atomizado en función de la viscosidad a 40 voltios ............................ 118 Caracterización energética de dispositivos de Atomización ultrasónica 132 11. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Cerámicas piezoeléctricas..................................................................................... 17 Figura 2: Tanque de vaporización ........................................................................................ 20 Figura 3: Amplificador realimentad .............................................................................. 30 Figura 5: Esquema básico de un oscilador L-C..................................................................... 31 Figura 4: Circuito equivalente para señal ............................................................................ 31 Figura 6: Detalle del circuito oscilador ................................................................................ 34 Figura 7: Detalle de la regla para la medida del nivel de fluido .......................................... 40 Figura 8: montaje de medida con balanza de precisión y monitorización de temperatura 42 Figura 9: Tanque para 6 atomizadores funcionando .......................................................... 47 Figura 10: Montaje del objetivo fotográfico en la cámara de alta velocidad. .................... 48 Figura 11: Esquema de disposición para fotografiado ........................................................ 49