摘要：La inestabilidad de Rayleigh es un fenómeno gobernado por fuerzas de tensión
superficial, que produce el crecimiento de perturbaciones sobre interfases y
películas de líquido, que evolucionan hacia estructuras más estables. En el
caso de una película anular depositada en la pared interior de un capilar
cilíndrico, se forman collares o lentes líquidos, dependiendo del espesor
inicial de la película. Como en todo fenómeno capilar, las sustancias que
modifican la tensión superficial de la interfase -surfactantes- tendrán una
enorme influencia sobre la evolución de la inestabilidad. En trabajos
previos de los autores, se simuló el proceso de formación de lentes líquidos
en presencia de surfactantes, en el límite de muy bajas concentraciones de
surfactantes; por ello, se utilizó una ecuación de estado lineal para
relacionar la concentración de tensioactivo y la tensión superficial en la
interfase. En este trabajo se extienden los modelos previos, considerando una
cinética y ecuación de estado de Frumkin, válida para concentraciones mayores
y para surfactantes con interacciones moleculares importantes. El flujo 2D
axisimétrico y transiente, se describe a través de las ecuaciones de
Navier-Stokes y continuidad, acopladas al balance interfacial de surfactante
para modelar el transporte de soluto en la superficie líquido-gas. El modelo
resultante, no-lineal y que incluye a la interfase como frontera libre del
problema, se resuelve en forma numérica con el método de elementos
finitos. Los resultados muestran que la cinética y ecuación de estado lineal
son una buena aproximación cuando las concentraciones de surfactante son
bajas. Esto también se cumple cuando se consideran surfactantes con fuerte
efecto elástico, independientemente de su concentración y la interacción
molecular. Sin embargo, para efectos elásticos menos intensos, la evolución
se ve notablemente afectada por la concentración y la interacción molecular;
en estos casos la aproximación lineal no resulta apropiada.
