Aspectos fundamentales en el transporte de sedimentos (parte 4)

Velocidad de asentamiento de las partículas

Considera una esfera, de radio R y densidad conocida, decantando en agua. Ella es tirada hacia abajo por una fuerza que depende del volumen de la partícula, la aceleración de gravedad y la diferencia de densidades entre la partícula y el fluido. Además del tamaño existen otros factores que influencian la tasa de decantación de las partículas.

  


La esfera se mueve bajo la acción de las siguientes fuerzas: el peso, el empuje (se supone que el cuerpo está completamente sumergido en el fluido), y una fuerza de roce es proporcional a la velocidad de la esfera (suponemos que el flujo se mantiene en régimen laminar).

Representación de la fuerza de gravedad (Al descender) y el principio de arquimides

(Arquimides, en el caso de que sucediera lo contrario, es decir que la esfera ascendiera)

En pocas palabras, aquí actúa la gravedad, el principio de Arquimides y la ley de Stokes, los dos primeros conceptos no lo desarrollaremos en este blog, puesto que nos enfocaremos en la ley de Stokes.

Ley de Stokes

La fuerza de roce es proporcional a la velocidad, y su expresión se denomina Ley de Stokes, válida para partículas esféricas muy pequeñas (< 0,1 mm) decantando en agua (ρa=1.0 g/cm3, ηa=0.00105 kg m/s).

Representación de la ley de stokes

Sin embargo, las partículas sedimentarias reales no son exactamente esféricas, por esto Wadell (1936) estableció una expresión para la velocidad de decantación de partículas de forma intermedia entre disco y esfera, que refleja una mejor aproximación de la forma promedio de las partículas.

Tabla de Wadell (1936)

Importancia de la ley de Stoke en la sedimentología.

En el ámbito geológico, mas específicamente en la sedimentología, la ley de stoke nos indica que tan lejos podría llegar una partícula sedimentaria (en la practica son millones de partículas), por supuesto conociendo aproximadamente el tamaño de las mismas y su velocidad, cuando se refiere a velocidad es menester conocer que tanta energía tiene el medio por el cual se transportan las partículas, y el tamaño de la partícula se podría deducir con análisis granulométrico in situ, sin embargo se podría obtener una estimación (algo generalizada) conociendo el tipo de partícula.

Conjunto de mallas, usadas en los ensayos granulométricos.

Tomado de:
Universidad de Chile  Proyecto MECESUP UCH 0303 por Valentina Flores Aqueveque.
www.ugr.es
http://ve.i.uol.com.br
http://www.ugr.es/~jtorres/t7.pdf
lima.doplim.com.pe