Espectroscopia de impedancia en emulsiones agua/aceite en un rango de frecuencias intermedias

Abstract

La espectroscopia de impedancia es el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, con absorción o emisión de energía radiante, por lo que facilita una caracterización rápida y no destructiva de fluidos como emulsiones sintéticas o naturales v.g. crudos emulsionados. Una mezcla heterogénea compuesta de dos fases liquidas inmiscibles que difieren en la constante dieléctrica y en la conductividad eléctrica muestra un proceso de dispersión dieléctrica debido a la polarización interfacial de acuerdo al efecto Maxwell-Wagner. En este trabajo se sintetizan emulsiones agua en aceite (W/O) con relaciones 0,5:10, 1,0:10 y 1,5:10, para determinar tanto la permitividad eléctrica, como la conductividad eléctrica compleja en un rango de frecuencia entre 400 kHz y 4,7 MHz a partir de medidas de impedancia eléctrica, a través de un analizador de impedancias HP 4193A Vector Impedance Meter y una celda de placas planas y paralelas de acero inoxidable de 40 ml de volumen en su interior. Los resultados obtenidos muestran que la parte real de la permitividad eléctrica y la conductividad de las emulsiones, aumentan con el contenido de agua. Se encuentra que el comportamiento de la permitividad y conductividad eléctrica de las emulsiones concuerdan con la teoría de Wagner. La micrografía a través de un microscopio óptico arrojó que el tamaño de gota de las emulsiones se encuentra entre 2,3 y 3,0 µm.

Impedance spectroscopy is the study of interaction between electromagnetic radiation and matter with absorption or emission of radiant energy; thus making a quick and non-destructive characterization of fluids, such as synthetic emulsions or natural ones (e.g. emulsified crude oil). Heterogeneous mixture composed of two immiscible liquids which differs on its electrical permittivity and conductivity shows a dielectric dispersion process due to interfacial polarization, according to the Maxwell-Wagner effect. In this work, water in oil emulsions (W/O) with 0,5:10, 1,0:10, 1,5:10 ratios are synthesized; complex electrical permittivity and conductivity are obtained in a frequency range from 400 kHz to 4,7 MHz through electrical impedance measurements using an impedance analyzer HP 4193A Vector Impedance Meter and a cell of flat and parallel plates of stainless steel of 40 ml of volume in its interior. The results showed that the real part of the electric permitivity and the conductivity of the emulsions increase with the water content. It is found that the behavior of the permittivity and electrical conductivity of the emulsions agree with Wagner’s theory. The micrograph through an optical microscope showed that the droplet size of the emulsions is between 2,3 and 3,0 µm.