Modelación numérica de la sedimentación de microplásticos en medios salinos estratificados mediante acoplamiento OpenFOAM-YADE

Abstract

La presencia de microplásticos en medios acuáticos naturales constituye una problemática relevante en la actualidad. La variación vertical de densidad de estos medios puede modificar el transporte y la sedimentación de estas partículas. En la presente investigación se estudió numéricamente la velocidad de sedimentación de partículas de microplásticos de Policaprolactona (PCL) en medios salinos estratificados mediante un modelo acoplado OpenFOAM-YADE. Para ello se modeló un estanque con agua en reposo y se evaluó el descenso de partículas individuales de geometría esférica y cilíndrica. El modelo fue validado inicialmente registrando la sedimentación de las partículas mencionadas en un medio homogéneo representativo de agua destilada. Posteriormente se evaluó el efecto de la forma de la partícula y de la estratificación salina en su velocidad de sedimentación. Los resultados evidenciaron que la esfera sedimenta más rápido que el cilindro en casos comparables, pero también presenta una mayor sensibilidad frente al aumento vertical de la densidad. Asimismo, se observó que los perfiles estratificados reducen la velocidad de sedimentación respecto a un medio homogéneo. En conjunto, el estudio evidencia que la sedimentación de microplásticos no depende únicamente de la densidad del material, sino también de la morfología de la partícula y de la distribución vertical de la densidad del fluido. A su vez, el modelo generado presenta una base para futuras investigaciones orientadas al estudio del comportamiento de microplásticos en ambientes acuáticos naturales.