Modelación y simulación del proceso cinemático y dinámico de sedimentación

Abstract

Estudia la sedimentación desde el punto de vista fenomenológico, apelando a la mecánica del medio continuo [53, 54, 67] para integrar las variables de campo, mediante las ecuaciones de balance de masa y momentum, obteniendo una expresión generalizada para el proceso de sedimentación dinámica, y a partir de ella particularizar el proceso de sedimentación cinemático, tanto para el caso batch y el continuo. La solución analítica que encuentra constituye un nuevo método de solución al problema de sedimentación cinemática y dinámica estudiado extensivamente por varios investigadores [1,2, 3, 7, 15, 20] en las últimas décadas. Aquí aplicando la técnica Euleriana de separación de variables a las Ecuaciones Diferenciales Parciales generadas [19, 76], ha sido posible obtener expresiones que permitan reproducir los datos experimentales de sedimentación de diversas fuentes. Se ha efectuado el análisis de las variables del proceso mediante la simulación tanto cinemática, como dinámica, obteniendo una serie de gráficos cuyas tendencias guardan relación con los reportados en la literatura [1, 2]. De este modo se ha logrado sintetizar expresiones matemáticas transcientes, espaciales y de grupos adimensionales. Las pruebas experimentales desarrolladas corroboran y validan el modelo propuesto, para ello fue necesario desarrollar una metodología normalizada, empleando equipos experimentales modernos para caracterizar la pulpa del mineral usado (relaves de concentradoras) [62, 65, 69], y también de otras suspensiones de carbonato de calcio. [36, 68]. La solución obtenida, hará posible la investigación del lecho poroso y de la consolidación de pulpas floculadas [17, 49, 51, 52], desde una perspectiva más amplia. Esto es, desde inicio de la sedimentación hasta su conclusión. De ese modo, el control y la automatización de los espesadores, ya sea convencionales, de alta eficiencia o de alta capacidad se serán facilitados.