Efecto de la concentración de sulfato de sodio en la viscosidad y difusividad térmica de barbotinas de arcillas rojas

• Autores: Víctor Julio Useche Arciniegas, Gabriel Peña Rodríguez, Emigdio Segura Venegas, Luis Alberto Gualdron Sanchez
• Localización: Respuestas, ISSN 0122-820X, ISSN-e 2422-5053, Vol. 14, Nº. 1, 2009, págs. 50-57
• Idioma: español
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    Se reporta el comportamiento de la viscosidad cinemática (σ) y la difusividad térmica (α) de barbotinas de arcillas rojas utilizadas por la empresa Cerámica Italia S.A en la elaboración de polvos de arcillas atomizadas (spray dried), en función de la concentración de sulfato de sodio (Na2SO4). Las barbotinas presentan un porcentaje en peso de sólido (arcilla) del 64 % y un 36% de agua (líquido). Para mantener condiciones de densidad similares (1.689 ± 0.007 g/cm3) y solo cambiar la viscosidad de la barbotina se realizó una curva de adición de Na2SO4 a la barbotina, desde 0,018% hasta 0,153% en peso, para la medida de la viscosidad se usó el viscosímetro BROOKFIELD-DV-II+Pro; la densidad (ρ) se determinó mediante picnómetro metálico de 100 cm3; la difusividad térmica se hallo utilizando el sensor SH-2 del sistema KD2-Pro, el cual consiste en dos agujas de acero inoxidable separadas 6mm, una que funciona como fuente de calor y la otra como sensor de temperatura. La composición química usando fluorescencia de Rayos X en porcentaje en peso de las arcillas reporta la presencia mayoritarias de SiO2 (64,4%), Al2O3 (21,8%) y Fe2O3 (5,4%). Los resultados reológicos indican que la viscosidad se incrementa cuando la concentración de sulfato de sodio aumenta en la muestra, presentándose un cambio en el estado de dispersión de las partículas, ya que las suspensiones manifiestan un comportamiento desde fluidas hasta alcanzar una mayor viscosidad. La difusividad térmica en función de la concentración de Na2SO4 mostró una desviación promedio del 3.5 % reportándose un valor mínimo de 0.00330cm2/s y uno máximo de 0.00375 cm2/s. Los números de Prandtl ( ) encontrados fueron mucho mayor que uno (Pr >>1) lo cual indica que la capa limite térmica es mucho menor que la capa límite hidrodinámica.

  • English

    AbstractWe reports the thermal diffusivity (α)and kinematic viscosity (σ) of red-clay suspensions used by Ceramica Italia SA. company in the productions of spraydried clay powders, in function of sodium sulphate concentration. The samples are formed in percentage in weight of a 64% of clay (solid) and a 36% of water (liquid). It is made an addition curve of Na2SO4 from 0,018% to 0,153% in weight, in order to maintain similar density conditions (1.689 ± 0.007 g/cm3) and only change the viscosity of the sample. The dynamic viscosity (μ) is measured using the viscosimeter BROOKFIELD-DV-II+Pro. Density (ρ) is determined by a metallic pycnometer at 100 cm3. The thermal diffusivity is found by a SH-2 Sensor of the KD2-Pro System, which consists of 2 stainless steel needles 6mm separated, one is functioning as a source of heat and the other one is as a sensor of temperature. X-Rays fluorescence is used to found the chemical composition it reports the presence of SiO2 (64,4%), Al2O3 (21,8%) y Fe2O3 (5,4%) mainly. The rheological results indicate that the viscosity increases when the concentration of sodium sulfate increases in the sample, appearing a change in the state of dispersion of particles; since the suspensions demonstrate a behavior from fluid to reach a higher viscosity. The thermal diffusivity depends on the concentration of Na2SO4 that showed an average deviation of 3.5% and reported a minimum value of 0.00330 cm2/s and a maximum value of 0.00375 cm2/s. The Prandtl Numbers () found for each concentration of Na2SO4 used, which were very much greater that one (Pr>> 1), which indicates the thermal boundary layer ismuch smaller than the hydrodynamic boundary layer.