¿Qué es la Resuspensión Cinética Programada?

BENITO, JESICA G.; VIDALES, A. M.; UÑAC, R.O.

San Rafael

Taller; XX Taller Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la materia Condensada ? TREFEMAC 2023; 2023

La resuspensión de partículas ha sido objeto de especial atención por parte de los investigadores desde hace muchas décadas. Este fenómeno está presente en una amplia gama de campos, como la resuspensión de partículas en el aire, el arrastre de sedimentos, la salud humana, los sistemas de filtración, la industria alimentaria y la producción minera. En el fenómeno de resuspensiónde partículas, la evidencia experimental y de simulación demuestra que una mayor aceleración del flujo de aire aumenta el rango de velocidades necesarias para todo el proceso de resuspensión. Sin embargo, este proceso se vuelve más rápido cuando aumenta la aceleración. Usando un modelo de Monte Carlo y por analogía con el proceso de desorción térmica de moléculas de superficies, somos capaces de reproducir datos experimentales para analizar los principales parámetros cinéticos del problema. En nuestras simulaciones, la monocapa de partículas esféricas se encuentra unida a la superficie a través de una fuerza de adhesión que sigue una distribución Lognormal. Las partículas son sometidas al efecto del viento, asumiendo una distribución Gaussiana para las fuerzas aerodinámicas. El proceso estocástico utilizado para la resuspensiónse basa en la evaluación de probabilidades en función de la relación entre los momentos de las fuerzas que actúan sobre cada partícula y utilizando una función Metrópolis. Para comprender mejor el comportamiento relacionado con la aceleración del flujo de aire utilizado, presentamos una metodología de Resuspensión Cinética Programada, KPR, basada en la analogía con latécnica de Desorción Térmica Programada (TPD). Esta técnica nos permite obtener, mediante cálculos sencillos, una ecuación trascendental que relaciona la velocidad de fricción con la aceleración del flujo de aire y otras constantes partícula-sustrato. Nuestros resultados numéricos concuerdan con el aumento de la tasa de partículas con la aceleración. Además, la velocidad del aire para el caudal máximo de partículas resulta ser mayor a medida que aumenta la aceleración. Finalmente, la técnica KPR resulta una herramienta potencial para obtener constantes del sistema partícula-superficie realizando numerosas repeticiones de experimentos para diferentes valores de aceleración del aire. Esta posible aplicación podría estar dedicada a encontrar aquellos parámetros típicamente desconocidos en un escenario experimental.