CONGRESO XV – Trabajo 33

TRANSFERENCIA DE OXÍGENO EN UN ESTANQUE AGITADO POR MICROCHORROS Y SU RELACIÓN CON LA TURBULENCIA EN LA SUPERFICIE LIBRE

CLAUDIO ARAVENA1
ALDO TAMBURRINO2

 

RESUMEN

Se determina experimentalmente la relación entre la tasa de transferencia de oxígeno y la extructura turbulenta de la superficie libre de un flujo generado por microchorros en un estanque, en ausencia de esfuerzo de corte superficial. Para la cuantificación del flujo turbulento, se usó la técnica de digitalizar fotografías de la superficie libre en movimiento con la ayuda de partículas trazadoras de acrílico obteniéndose campos de velocidad, campos de vorticidad, campos del gradiente vertical de la componente vertical de la velocidad, energía cinética turbulenta, RMS, y funciones de densidad espectral. La concentración de oxígeno disuelto se determinó con la ayuda de un sensor con membrana microperforada, para la posterior determinación del coeficiente de reaireación. El análisis de los datos permitió cuantificar y caracterizar la turbulencia en la superficie libre, mostrando la no existencia de direcciones preferenciales del flujo y la ausencia de estructuras dominantes que contengan gran parte de la energía de éste. Del análisis espectral, se muestra el sentido del estudio del fenómeno de la transferencia de oxígeno a través de la superficie libre en un estanque agitado, y además se demuestra que éste es dominado por las pequeñas estructuras del flujo, donde la viscosidad del fluido y la tasa de disipación de la energía cinética juegan un rol fundamental («modelo de los pequeños vórtices»). Además, se determinó una frecuencia de renovación de la superficie que se ajusta a la teoría de la superficie de renovación de Dankwerts (1951). Finalmente, se hace una comparación de los datos obtenidos con mediciones realizadas en canales y ríos.

1 Ingeniero Civil (E). Ayudante de Investigación, División de Recursos Hídricos y Medio Ambiente, Dpto. de Ingeniería Civil, Universidad de Chile
2 Ingeniero Civil, Ph.D., Profesor Asociado, División de Recursos Hídricos y Medio Ambiente, Dpto. de Ingeniería Civil, Universidad de Chile

 

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