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RESUMEN DE LA MEMORIA PARA OPTAR
AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL.
POR: DANIEL CAICHAC A.
FECHA: 25/10/2012.
PROF. GUÍA: Sr. ALDO TAMBURRINO.
ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA RESUSPENSIÓN VISCOSA EN FLUJO
LAMINAR
El presente trabajo de título es un estudio experimental acerca del fenómeno de la resuspensión
viscosa de partículas bajo la acción de un flujo laminar inducido por un gradiente de presiones
dentro de un conducto cerrado. Este fenómeno está presente en ciertas instalaciones industriales
tales como sedimentadores de flujo inclinado o equipamiento de microfiltración. El objetivo
principal del trabajo es verificar cómo se comportan algunos modelos físicos propuestos por
otros autores para un flujo de Poiseuille, y proponer eventuales mejoras.
Los experimentos se realizaron en un conducto cerrado, de paredes transparentes, con área
transversal cuadrada, el cual se encontraba dentro de una cámara oscura y fue llenado con una
mezcla de glicerina con agua y partículas esféricas de boyancia negativa a distintas
concentraciones. Mediante la instalación de una cámara de alta velocidad normal a las paredes
verticales e iluminación adecuada, fue posible medir un plano de intensidades de luz una vez
que el fenómeno se encontrara en régimen permanente, a partir del cual se obtuvieron perfiles
de concentraciones y alturas de resuspensión para distintas condiciones de alturas iniciales
sedimentadas.
Se realizaron experiencias para concentraciones en volumen entre 5% al 30% para lechos
monodispersos y ligeramente bidispersos (
y para caudales de mezclas
glicerina-agua entre 3,2 y 10,8 ml/s.
Al comparar los resultados experimentales de alturas de resuspensión viscosas con los teóricos,
obtenidos con el modelo de Leighton y Acrivos (1986) y el modelo de Shauly et al. (2000) se
determinó que el primero se ajustaba bien a los resultados empíricos para el caudal alto y
razonablemente bien para el caudal bajo. Sin embargo, el comportamiento general puede
considerarse aceptable si se considera que el modelo de Leighton y Acrivos no contiene
parámetros ajustables. Por su parte el modelo de Shauly et al. no se ajustaba bien a los datos
experimentales, pero contiene una constante empírica , la cual originalmente fue calibrada
para flujos de Couette en geometrías anulares. Mediante un análisis dimensional y posterior
calibración con los datos de la presente memoria, se obtuvo una relación entre el coeficiente ,
la concentración en volumen de partículas y el número de Shields modificado, , que
representa la relación entre fuerzas viscosas y gravitatorias sobre las partículas. Con el
coeficiente K, expresado en función del flujo se obtuvieron buenos ajustes teóricoexperimentales
para el modelo de Shauly et al., inclusive mejor que para el modelo de Leighton
y Acrivos. En cuanto a los perfiles de concentración, los resultados basados en ambos modelos
presentan diferencias apreciables al compararlos con los resultados experimentales.
Las alturas de la interfaz del material resuspendido obtenidas a partir de perfiles de velocidad
predichos por los modelos de Leighton y Acrivos y Shauly et al. concuerdan con las medidas en
los experimentos de esta memoria, así como los perfiles de velocidad obtenidos
experimentalmente por Schaflinger et al. (1995) en una geometría similar.