Velocidad límite y velocidad de sedimentación en arenas cicloneadas

Abstract

Se realiza un análisis de las influencias de los parámetros de concentración de sólidos, granulometrías y contenidos de finos en la velocidad limite y velocidad de sedimentación, analizando experimentalmente la velocidad de sedimentación mediante la creación de un prototipo y con los datos obtenidos en terreno, se calibra un modelo hidráulico, permitiendo extrapolar la velocidad límite para cada una de las granulometrias y por último, así estudiar las influencias de estas variables en ambas velocidades. Para el estudio de velocidad de sedimentación, se desarrollan 5 muestras sintéticas de arenas a diferentes contenidos de finos ( %<#200) correspondientes a 7 %, 13% y un 19% y además se define un diámetro característico que corresponde al 75% en peso de las muestras (d75) con valores de 240, 320 y 405 micrones. Por último, cada muestra varia la concentración de solidos entre un 66 %, 68% y un 70 %. Los resultados obtenidos de velocidad de sedimentación al compararse con los modelos de sedimentación se observó un incremento en la velocidad de las partículas finas ( %<#200). Esto indica que, al aumentar el contenido de finos, las partículas gruesas correspondientes a 425 micrones al sedimentar “arrastran” las partículas vecinas que poseen una menor velocidad de sedimentación, permitiendo aumentar la velocidad de ambas partículas. En cuanto a las influencias de las variables en la velocidad de sedimentación, se muestra una relación indirecta para las concentraciones de sólidos y directa con respecto al tamaño de la partícula. Por otro lado, los resultados de la extrapolación de velocidad limite, sugieren que al utilizar el modelo de Durand modificado genera una sobreestimación de estos valores al compararse con las granulometrías construidas. Este estudio entrega como resultados una mejor comprensión de las variables estudiadas en la influencia de ambas velocidades, permitiendo ser útiles para el diseño de cubas, cajones y líneas de arenas. This study considerers the analysis of influences of the solids concentration parameters, granulometries and fine contents on terminal velocity and settling velocity, experimentally analyzing the settling velocity by creating a prototype and with the data obtained in field, it’s calibrates an hydraulic model, allowing the terminal velocity to be extrapolated for each of the granulometries. Finally, thus studying the influences of these variables on both velocities. For the study of settling velocity, five synthetic sand samples are developed at different fines contents ( %<#200) corresponding to 7 %, 13% and 19% and a characteristic diameter is also defined that corresponds to 75% by weight of the samples (d75) with values 240, 320 and 405 microns. Finally, each sample varies the solids concentration between 66 %, 68% and 70 %. The results obtained for settling velocity when compared with the settling models will show an increase in the velocity of fine particles ( %<#200). This indicates that, by increasing the fines content, the coarse particles corresponding to 425 microns when settling “drag” the neighboring particles that have a settling velocity, allowing the velocity of both particles to increase. Regarding the influences of the variables on the settling rate, an indirect relationship is shown for the concentrations of solids and a direct relationship with respect to the particle size. On the other hand, the results of the terminal velocity extrapolation suggest that using the modified Durand model generates an overestimation of these values when compared with the constructed granulometries. This study results give a better understanding of the variables studied on the influence of both velocities, allowing them to be useful for the design of tanks, caissons and sand lines.