La sedimentación es la tendencia de las partículas en suspensión a asentarse fuera del fluido en el que son arrastradas y descansar contra una barrera. Esto se debe a su movimiento a través del fluido en respuesta a las fuerzas que actúan sobre ellos: estas fuerzas pueden deberse a la gravedad , la aceleración centrífuga o el electromagnetismo .
En geología , la sedimentación a menudo se describe como lo opuesto a la erosión , es decir, el extremo terminal del transporte de sedimentos . En ese sentido, incluye la terminación por saltación o transporte de carga real . La sedimentación es la caída de partículas suspendidas a través del líquido, mientras que la sedimentación es la terminación del proceso de sedimentación. En ambientes estuarinos , el asentamiento puede verse influenciado por la presencia o ausencia de vegetación. Los árboles como los manglares son cruciales para la atenuación de olas o corrientes, promoviendo el asentamiento de partículas en suspensión. [1]
La sedimentación puede pertenecer a objetos de varios tamaños, que van desde rocas grandes en agua corriente, a suspensiones de polvo y partículas de polen, a suspensiones celulares , a soluciones de moléculas individuales como proteínas y péptidos . Incluso las moléculas pequeñas suministran una fuerza lo suficientemente fuerte como para producir una sedimentación significativa.
El término se usa típicamente en geología para describir la deposición de sedimentos que resulta en la formación de rocas sedimentarias , pero también se usa en varios campos químicos y ambientales para describir el movimiento de partículas y moléculas a menudo más pequeñas. Este proceso también se utiliza en la industria biotecnológica para separar las células de los medios de cultivo.
Experimentos
En un experimento de sedimentación, la fuerza aplicada acelera las partículas a una velocidad terminal. en el que la fuerza aplicada se cancela exactamente por una fuerza de arrastre opuesta. Para partículas suficientemente pequeñas ( número de Reynolds bajo ), la fuerza de arrastre varía linealmente con la velocidad terminal , es decir,( Flujo de Stokes ) donde f depende solo de las propiedades de la partícula y del fluido circundante. De manera similar, la fuerza aplicada generalmente varía linealmente con alguna constante de acoplamiento (denotada aquí como q ) que depende solo de las propiedades de la partícula,. Por tanto, generalmente es posible definir un coeficiente de sedimentación eso depende únicamente de las propiedades de la partícula y del fluido circundante. Por lo tanto, medir s puede revelar propiedades subyacentes de la partícula.
En muchos casos, el movimiento de las partículas está bloqueado por un límite rígido; la acumulación resultante de partículas en el límite se denomina sedimento . La concentración de partículas en el límite se opone a la difusión de las partículas.
La sedimentación de una sola partícula bajo gravedad se describe mediante la ecuación de Mason-Weaver , que tiene una solución exacta simple. El coeficiente de sedimentación s en este caso es igual a, dónde es la masa flotante .
La sedimentación de una sola partícula bajo fuerza centrífuga se describe mediante la ecuación de Lamm , que también tiene una solución exacta. El coeficiente de sedimentación s también es igual a, dónde es la masa flotante. Sin embargo, la ecuación de Lamm difiere de la ecuación de Mason-Weaver porque la fuerza centrífuga depende del radio desde el origen de la rotación, mientras que en la ecuación de Mason-Weaver la gravedad es constante. La ecuación de Lamm también tiene términos adicionales, ya que pertenece a celdas en forma de sector , mientras que la ecuación de Mason-Weaver es unidimensional.
Clasificación de sedimentación: [2]
- La sedimentación de tipo 1 se caracteriza por partículas que se depositan discretamente a una velocidad de sedimentación constante, o por la deposición de minerales ricos en hierro en líneas de corriente hasta la fuente puntual. Se asientan como partículas individuales y no floculan ni se adhieren entre sí durante la sedimentación. Ejemplo: arena y material granulado
- La sedimentación tipo 2 se caracteriza por partículas que floculan durante la sedimentación y debido a esto su tamaño cambia constantemente y por lo tanto su velocidad de sedimentación está cambiando. Ejemplo: coagulación de alumbre o hierro
- La sedimentación de tipo 3 también se conoce como sedimentación de zona. En este proceso, las partículas se encuentran en una concentración alta (superior a 1000 mg / L), de modo que las partículas tienden a asentarse como una masa y están presentes una zona clara y una zona de lodo distintas. El asentamiento de la zona ocurre en el ablandamiento de la cal, sedimentación, sedimentación activa de lodos y espesadores de lodos.
Geología
En geología , la sedimentación es la deposición de partículas transportadas por un flujo de fluido. Para la carga suspendida , esto se puede expresar matemáticamente mediante la ecuación de Exner y da como resultado la formación de accidentes geográficos deposicionales y las rocas que constituyen el registro sedimentario . Un aumento no deseado del transporte y la sedimentación de material en suspensión se denomina sedimentación y es una fuente importante de contaminación en las vías fluviales en algunas partes del mundo. [3] [4] Las altas tasas de sedimentación pueden ser el resultado de una mala gestión de la tierra y una alta frecuencia de inundaciones. Si no se maneja adecuadamente, puede ser perjudicial para ecosistemas frágiles en el extremo receptor, como los arrecifes de coral. [5] El cambio climático también afecta las tasas de sedimentación. [6]
Sedimentación mejorada humana
Química
En química, la sedimentación se ha utilizado para medir el tamaño de moléculas grandes ( macromolécula ), donde la fuerza de gravedad aumenta con la fuerza centrífuga en una ultracentrífuga .
Ver también
- Coagulación (desambiguación)
- Floculación : proceso mediante el cual las partículas coloidales salen de la suspensión para precipitar como flóculos o escamas.
- Equilibrio de sedimentación
- Asentamiento : proceso mediante el cual las partículas se depositan en el fondo de un líquido y forman un sedimento.
Notas
- ^ Van Santen, P .; Augustinus, PGEF; Janssen-Stelder, BM; Quartel, S .; Tri, NH (15 de febrero de 2007). "Sedimentación en un sistema de manglares estuarinos". Revista de Ciencias de la Tierra de Asia . Morfodinámica del Delta del Río Rojo, Vietnam. 29 (4): 566–575. Código Bibliográfico : 2007JAESc..29..566V . doi : 10.1016 / j.jseaes.2006.05.011 .
- ^ Coe, HS; Clevenger, GH (1916). "Métodos para determinar las capacidades de los tanques de sedimentación de fangos". Transacciones del Instituto Americano de Ingenieros Mineros y Metalúrgicos . 55 : 356.
- ^ "Sedimentación y sedimentación" . blackwarriorriver.org. Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2009 . Consultado el 16 de noviembre de 2009 .
- ^ "La sedimentación mató a los peces en Batang Rajang - Digest on Malaysia News" . malaysiadigest.blogspot.com . Consultado el 16 de noviembre de 2009 .
- ^ Víctor, Steven; Neth, Leinson; Golbuu, Yimnang; Wolanski, Eric; Richmond, Robert H. (1 de febrero de 2006). "Sedimentación en manglares y arrecifes de coral en una isla tropical húmeda, Pohnpei, Micronesia". Ciencia de los estuarios, las costas y las plataformas . 66 (3–4): 409–416. Código Bibliográfico : 2006ECSS ... 66..409V . doi : 10.1016 / j.ecss.2005.07.025 .
- ^ UD Kulkarni; et al. "La revista internacional de cambio climático: impactos y respuestas» tasa de sedimentación en el lago Wular, (Jammu y Cachemira, India) con especial énfasis en su clima y tectónica " . La Revista Internacional de Cambio Climático: Impactos y Respuestas . Consultado el 16 de noviembre de 2009 .
- ^ a b Nicholls, RJ; Hutton, CW; Adger, WN; Hanson, SE; Rahman, Md. M .; Salehin, M., eds. (2018). Servicios ecosistémicos para el bienestar en deltas: evaluación integrada para el análisis de políticas . Cham: Springer International Publishing. doi : 10.1007 / 978-3-319-71093-8 . ISBN 978-3-319-71092-1. S2CID 135458360 .
- ^ Syvitski, JP (2008). "Deltas en riesgo" . Ciencia de la sostenibilidad . 3 (1): 23–32. doi : 10.1007 / s11625-008-0043-3 . ISSN 1862-4065 . S2CID 128976925 .
- ^ Giosan, L .; Constantinescu, S .; Filip, F .; Deng, B. (2013). "Mantenimiento de grandes deltas mediante canalización: naturaleza vs. humanos en el delta del Danubio" . Antropoceno . 1 : 35–45. doi : 10.1016 / j.ancene.2013.09.001 .
- ^ Paola, C .; Twilley, RR; Edmonds, DA; Kim, W .; Mohrig, D .; Parker, G .; Viparelli, E .; Voller, VR (2011). "Procesos naturales en la restauración del delta: aplicación al delta del Mississippi" . Revisión anual de ciencias marinas . 3 (1): 67–91. doi : 10.1146 / annurev-marine-120709-142856 . ISSN 1941-1405 . PMID 21329199 .