Determinación estroboscópica de velocidad de caída de sedimentos sólidos

Abstract

El presente trabajo tiene corno finalidad establecer una metodología para determinar la velocidad de caída de sedimentos mediante un registro fotográfico. La primera parte de la investigación consistió en determinar la metodología para lograr un registro fotográfico óptimo para tenerlo corno base de futuras investigaciones. Esto en si constituye una investigación completa, pero fue deseo del autor estudiar algunas características hidrodinámicas. Para lograr una exposición correcta se requiere tornar en cuenta los siguientes factores: frecuencia e intensidad del estroboscopio, abertura del lente sensibilidad de la película y tiempo de exposición. El tiempo de exposición depende de la velocidad de caída y del tanque y será más o menos constante para el objeto en estudio. Se recomienda en primera instancia escoger una película sensible (ASA 400, en el mercado peruano); luego iniciar una serie de ensayos. Sí la película aparece velada(sobre-expuesta), se debe reducir la abertura del lente, o en su defecto reducir la frecuencia del estroboscopio. Si la película aparece sub-expuesta (muy oscura), se debe abrir más el lente o aumentar la frecuencia del estroboscopio. Si la abertura es muy grande y la frecuencia del estroboscopio es tan alta que las posiciones del objeto en estudio aparecen demasiado próximas, se debe cambiar la sensibilidad. Varios son los factores que afectan la velocidad de caída de los objetos: la temperatura y la densidad del líquido; la densidad, la forma del objeto; la concentración de los sedimentos, etc. Para demostrar la aplicación del método se han estudiado la forma del objeto y la temperatura del agua. Al estudiar la forma del objeto se han utilizado objetos simétricos como asimétricos, con factores de forma que van desde 0.5 hasta 1.0 en gráficos que relacionan el factor de forma, el coeficiente de arrastre y el número de Reynolds. La tendencia encontrada en objetos asimétricos es tener un coeficiente de arrastre mayor. Asimismo, los objetos con factores de forma menores tendían a tener coeficientes de arrastre más altos. Al estudiar la temperatura se han empleado aquellas que van desde 2 C hasta 22 C. Se han encontrado variaciones de hasta 25 % en la velocidad media de caída.