Resumen

La determinación de la velocidad de caída de partículas no cohesivas (arena) fue medida experimentalmente mediante el empleo de una técnica de filmación con una cámara fotográfica comercial. El diámetro de los sedimentos varió entre 0,075 mm a 2 mm, los valores experimentales fueron comparados con los valores calculados por ecuaciones empíricas, cuatro ecuaciones consideran solo el diámetro para el cálculo de la velocidad de caída, la quinta ecuación considera el diámetro y el factor de forma (cfs), y la sexta ecuación considera diámetro, factor de forma y la redondez (P). Los resultados mostraron que la técnica de filmación permite medir de forma adecuada la velocidad de caída y que en una faja de diámetro de sedimento entre 0,075 mm a 1,2 mm, la ecuación que incluye los factores de forma y redondez tuvo uno de los mejores desempeños.

INTRODUCCIÓN

La determinación de la velocidad de caída de partículas es esencial para estudios de transporte de masa, tratamiento de aguas, preparación de mezclas y otras aplicaciones en la Ingeniería.

Una partícula que sedimenta a velocidad constante (ω _s ) a través de un fluido sufre la acción de tres fuerzas: Arrastre (F _D ), Flotación (F _b ) y Peso (F _W ), como muestra la Figura 1.

Así, 

$F_W=F_b+F_D$  (1)

y las fuerzas son definidas como:

​$F_W=\frac{\pi }{6}{d}_s^3\rho sg$  (2)

​$F_b=\frac{\pi }{6}{d}_s^3\rho fg$  (3)

​$F_D=\pi \mu d_s{\omega }_s$  (4)

Donde, d s es el diámetro; ρ s es la densidad del sedimento; ρ f es la densidad del fluido; μ es la viscosidad del fluido; g es la gravedad. La ecuación (4) representa la fuerza de arrastre para un fluido viscoso en régimen laminar.

Por otro lado, la fuerza de arrastre también es definida de forma general como,

​$F_D=C_D\frac{\rho f\pi {\mu }_{\infty }^2{d}_s^2}{8}$  (5)

Donde C _Des el coeficiente de arrastre; y u _∞, es la velocidad del fluido pero en caso de fluido en reposo se equipara a la velocidad de caída (ω _s).

Al igualar las ecuaciones (4) y (5) es obtenido el valor de CD,

​$C_D = frac{24}{Re_p}$  (6)

• Materias:Sedimentos Partículas Ingenierí­a hidráulica Hidráulica
• Subjects:Sediments Particles Hydraulic engineering Hydraulics
• Palabras claves:Sedimento; Factor de forma; Redondez; Partícula no cohesiva; Velocidad de caída
• Keywords:Sediment; Form factor; Roundness; Non-cohesive particle; Fall velocity