Verificación experimental de fórmulas para velocidad de caída de sedimentos en suspensión

Resumen

El flujo en un canal abierto que transporta sedimentos en suspensión es un caso típico de flujo bifásico, en el cual cada fase, en este caso el fluido y los sólidos, tiene un campo de velocidad propio. La mayor parte de las fórmulas existentes en la literatura para el cálculo de la velocidad de caída para sedimentos se basa en experimentos en tanques de sedimentación, donde se obtiene una velocidad terminal que se aplica en los modelos de transporte de sedimentos. Cuando se presenta transporte de sedimentos en un canal existe una interacción entre los campos de velocidad del líquido y de los sólidos. En este trabajo se cuantifican experimentalmente los campos de velocidad del fluido y de los sólidos; a partir de este último se determina la velocidad de caída de sedimentos en suspensión. Para tal efecto se utilizó la técnica de Velocimetría por Imágenes de Partículas (PIV), que permite cuantificar simultáneamente la velocidad del fluido y de los sedimentos en una amplia sección del flujo, a diferencia de técnicas puntuales. Los resultados obtenidos para diferentes diámetros de sedimentos se compararon con los valores predichos por las fórmulas presentadas en la literatura para estimar la velocidad de caída. Se propone en este artículo una expresión ligeramente modificada de la propuesta por Hallermeier, que se adapta mejor a los datos experimentales. Se concluye que las diferencias observadas en la velocidad de caída en este artículo con respecto a las observaciones presentadas en la literatura se deben a la falta de consideración del efecto producido por el campo de velocidad del fluido en el campo de velocidad de las partículas.