Un modelo de floculación en la suspensión

Abstract

Se presenta un modelo lagrangeano de dinámica de flóculas que considera partículas minerales finas en suspensión. El modelo describe en forma discreta el movimiento turbulento de las partículas, su sedimentación dependiendo del tamaño de grano de los agregados, así como los procesos de interacción que conllevan a la agregación y disgregación de las flóculas. Con base en múltiples experimentos numéricos se persigue establecer una parametrización de la floculación dependiendo de la concentración de flóculas suspendidas y la energía cinética de turbulencia del fluido. Con partículas elementales de 10 mm, -2 estrés de Reynolds de 2.34 N m y concentraciones entre 1 y 550 -1 mg l se obtiene un espectro gausiano de distribución del tamaño de flóculas. Aumentando el estrés, el espectro tiende a disminuir hasta que las flóculas desaparecen. En adición, se logra describir en el modelo el concepto gráfico dado por Dyer sobre la floculación. En general, bajo los límites pre-establecidos del experimento, se obtiene una representación aceptable de la dinámica de flóculas para las simulaciones en los modelos hidrodinámicos complejos. El uso de las parametrizaciones expuestas es sugerido en simulaciones de sedimentos cohesivos.

A lagrangian model applied to dynamics of flocs considering fine mineral particles in suspension is presented here. The model describes in discrete way the turbulent motion of particles, their sedimentation depending on the aggregates grain size and the interaction processes to reach flocs aggregation and disaggregation. Based on multiple numerical experiments, a parameterization of the flocculation process is proposed as a function of concentration of flocs in suspension and the fluid turbulent kinetic energy. For elemental - particles of 10 mm, Reynolds stress of 2.34 N m 2 -1 and concentrations between 1 and 550 mg l , the gaussian spectral distribution of floc sizes was obtained. Increasing the stress, this spectrum tends to be flatter until all flocs disappear. In addition, this modeling study has achieved the Dyer's graphical concept about the flocculation. In general, under the predefined experimental conditions, a reasonable representation of flocs dynamics was obtained for simulations in complex hydrodynamic models. The parameterizations used here are suggested to perform predictions for cohesive sediments.