Se realizó una investigación en el tema de la Hidrodinámica de sistemas acuáticos ambientales,
específicamente, acerca de los procesos de flujo y transporte en la capa límite béntica de estuarios
afectados por oleaje. Este estudio se enmarca dentro del proyecto FONDECYT “Turbulencia y
Transporte en la capa límite béntica de Lagos y Estuarios, Estudio de Terreno y Modelación”.
Los experimentos fueron realizados en un canal abierto de 12 m de largo y 0.3 m de ancho, con
un lecho de sedimentos de arena uniforme de 0.5 mm. Se instalo un generador de oleaje en el
extremo de aguas abajo. Sus frecuencias de oscilación fueron controladas mediante una
computadora. En un tramo central del canal, de 0.5 m de largo, el lecho fue aislado y saturado
con un trazador, el cual fue inyectado a través de agujeros ubicados en el fondo. Además se
utilizó una esponja como difusor, la cual permite obtener una concentración uniforme y
homogénea del trazador en el lecho de sedimentos. Se utilizó una solución salina de
concentración baja como trazador, para poder detectarlo en el flujo con la ayuda de un sensor de
conductividad. La cota del estanque principal que contiene la solución salina se mantuvo
constante e igual al nivel medio de la superficie libre del canal, para así no crear un flujo artificial
del trazador hacia la columna del agua. Se utilizó un sensor eléctrico para registrar la altura del
flujo y el período de onda. Un sensor de velocidad tipo ADV y un sensor de conductividad,
fueron utilizados para medir la estructura de la turbulencia en el flujo y la concentración de sal en
la columna del agua, a lo largo de varios perfiles situados en la línea central del canal, en la
región donde el trazador fue inyectado al lecho de sedimentos.
Se realizaron 3 tipos de experiencias para 2 caudales distintos: una experiencia solo con flujo
gravitacional y otras 2 con oleaje de períodos distintos. Se integraron los perfiles de
concentración del trazador a lo largo del volumen de control, para determinar el intercambio de
masa entre la columna de agua y los sedimentos.
Se utilizó un modelo lineal de intercambio de masa, considerando la diferencia entre las
concentraciones de sal en los sedimentos y la columna del agua, para así determinar un valor del
coeficiente total del intercambio. Se adimensionalizó el coeficiente de intercambio mediante el
número de Sherwood y se graficó en función del número de Reynolds del flujo. Los resultados
obtenidos demuestran que existe un aumento del número de Sherwood a medida que aumenta el
número de Reynolds, es decir, la turbulencia generada por el flujo provoca aumento en la
transferencia de masa. Esto último es consecuente con los resultados obtenidos en experiencias
similares de transferencia de oxígeno disuelto. Además, se concluyó que el efecto de agitación
por oleaje aumenta el valor del coeficiente total de intercambio y por ende del número de
Sherwood, para un mismo número de Reynolds. El efecto de las olas modifica la estructura del
flujo y la turbulencia, aumentando los gradientes de velocidades, la energía cinética turbulenta y
la componente vertical de la velocidad, lo que provoca el aumento del intercambio de masa entre
la columna de agua y los sedimentos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/104613 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Muñoz Quiñones, Jorge Andrés |
| Contributors | Niño Campos, Yarko, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Ingeniería Civil, Tamburrino Tavantzis, Aldo, Hillmer Kiekebusch, Ingrid |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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