transporte de solutos en el flujo de agua en riego por surcos - Helvia ...

2. Modelo 1-D de flujo de agua y solutos en un surco de riego
Los sumandos advectivos a la izquierda de la igualdad describen el proceso de
transporte de una sustancia en el seno de un fluido sin que exista cambio alguno en las
distancias relativas entre las partículas de soluto, es decir, la nube de partículas se traslada
sin deformarse con el flujo de agua.
El sumando difusivo a la izquierda de la igualdad describe el proceso de difusión
molecular e implica variación de la distribución espacial de partículas de soluto en respuesta
al gradiente de su concentración, debido al movimiento Browniano inducido a su vez por
los movimientos aleatorios de las moléculas de soluto. A este nivel, la difusión de una
sustancia en medio fluido se describe adecuadamente mediante la primera ley de Fick
(1855) que, para una dirección del espacio cualquiera, r, se escribe como,
26
∂c
= −D
(2.27)
∂r
J r m
∂ c
donde Jr representa el flujo o la densidad de flujo de sustancia en la dirección r, y es el
∂r
gradiente de concentración en dicha dirección de dicho flujo. Dm depende de la sustancia y
el fluido en que se encuentre, y es asimismo función de la temperatura.
Por último, el término a la derecha de la igualdad representa la pérdida de sustancia
en el fluido por reacciones químicas, suponiendo que estas siguen un proceso químico con
cinética de primer orden. K depende de la reacción química en cuestión y de la temperatura
(por tanto, específica para la sustancia y el fluido). Si la sustancia es conservativa, entonces
K=0 y se anula este término.
El régimen del flujo de agua incide, por tanto, en el proceso de transporte y su
influencia queda recogida en los términos advectivos. Cuando el régimen es laminar, las
partículas de agua se mueven ordenadamente y el campo de velocidades es unidireccional,
por lo que el flujo no induce mezcla de la sustancia, sino que ésta se produce
fundamentalmente por difusión molecular y, por tanto, depende de las propiedades de la
sustancia y del fluido. En cambio, cuando el régimen es turbulento, las trayectorias erráticas
multidireccionales de las partículas fluidas inducen la mezcla de las sustancias inmersas en