Estudio Experimental de la Dinámica de Sedimentos Cohesivos en Suspensión en un Flujo Turbulento

Abstract

Existen diversos problemas relacionados a los sedimentos cohesivos en calidad de aguas, transporte de finos y variados problemas ambientales. Dentro de los motivos de estos problemas se puede nombrar su gran superficie de contacto por unidad de masa, su alta capacidad de sorcion y su capacidad de agregarse y desagregarse al realizar el proceso de floculación. Los procesos de floculación dependen de las propiedades fisicoquímicas del sedimento y del agua, como también de varios mecanismos físicos de los cuales la turbulencia es uno de los más importantes. En el presente trabajo de título se tiene como objetivo estudiar experimentalmente, en una columna de agua, la interacción entre la turbulencia y sedimentos cohesivos en suspensión, para esto se diseñó, construyó y puso en marcha una columna de agua dentro de la cual se encuentran unos agitadores laterales, los cuales cumplen la función de generar la turbulencia y así suspender el sedimento. La manera de analizar los flóculos en suspensión fue filmándolos dentro del estanque, y por el contraste que se genera al colocar un foco de luz en contra de la cámara, se logró determinar las áreas y diámetros promedios de los flóculos en el tiempo al analizar los cuadros de cada video. Mediante un ADV se determinó las características del flujo las cuales se relacionaron con las características de los flóculos. Se utilizó bentonita como sedimento cohesivo, y se realizaron 9 diferentes experiencias, siendo éstas la combinación de 3 estados turbulentos y 3 concentraciones El comportamiento general de cada experiencia fue que las partículas en suspensión fueron desagregándose en el tiempo con un comportamiento relativamente exponencial. Al analizar los resultados, se propuso y utilizó dos diferentes relaciones de floculación, tomando en cuenta las concentraciones y energías cinéticas turbulentas promedios. Con esto se determinaron parámetros para la modelación de los procesos de agregación y desagregación de floculos en un campo turbulento.