Simulación de salto de partículas de polvo generado por acción del viento utilizando Comsol Multiphysics®

  • Vladimir Aleksey Benavides Universidad San Francisco de Quito
  • Andrea Carolina Landázuri Universidad San Francisco de Quito
Palabras clave: Salto (saltación) de Partículas, Perfil de Viento, Modelo de Dispersión, CFD.

Resumen

Este trabajo presenta un modelo de salto de partículas en tres dimensiones generado mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) cuya aplicación puede extenderse en cualquier lugar geográfico y actividad que involucre una exposición directa de partículas hacia la atmósfera por acción del viento. El fenómeno de salto de partículas involucra la interacción de diversos procesos como: el movimiento de la partícula en el salto, las modificaciones del perfil de viento a través de la transferencia de momento entre el flujo de viento y las partículas en salto, y la colisión de partículas con el suelo que ocasionará la posterior salpicadura de partículas de la superficie en la corriente del fluido. Este modelo de dispersión describe el comportamiento del viento generado por distintas velocidades en dirección horizontal y el perfil formado por diferentes rugosidades del terreno. Además, incluye la trayectoria de movimiento de partículas debido a las fuerza de cizalladura del aire, gravedad, arrastre y efectos turbulencia debido al retardo del viento.

Biografía del autor/a

Andrea Carolina Landázuri, Universidad San Francisco de Quito

Profesora; Departamento de Ingeniería Química

PhD. Ingeniería Química con subespecialización en Ingeniería Ambiental, The University of Arizona, EE.UU.
M.S. Ingeniería Química, The University of Arizona, EE.UU.
Ingeniería Química, Universidad San Francisco de Quito, Ecuador.

Citas

Fernández, A. (2014). Nubes de polvo del Sahara: cómo nos afectan. Retrieved from http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/naturaleza/2014/05/08/219856.php

Echarri, L. (2007). Tema 7 Contaminación de la atmósfera. Pamplona.

García, H. (1998). Guía Ambiental para Minería de Carbón a Cielo Abierto (MCCA). Retrieved from http://www.upme.gov.co/guia_ambiental/carbon/gestion/guias/min_cab/contenid/medidas2.htm

Guía Minero Ambiental de, & Explotación. (2001). Manejo de Impactos Ambientales. Santiago de Chile.

CCSSO. (2002). ¿Cuáles son los Efectos del Polvo en los Pulmones ? Retrieved from http://www.ccsso.ca/oshanswers/chemicals/lungs_dust.html

Kok, J. F., Parteli, E. J. R., Michaels, T. I., & Karam, D. B. (2012). The physics of wind-blown sand and dust. Reports on Progress in Physics, 75(10), 106901. https://doi.org/10.1088/0034-4885/75/10/106901

Kok, J. F., & Renno, N. O. (2009). A comprehensive numerical model of steady state saltation (COMSALT). Journal of Geophysical Research Atmospheres, 114(17). https://doi.org/10.1029/2009JD011702

Richards, P. J., & Hoxey, R. P. (1993). Appropriate boundary conditions for computational wind engineering models using the k-ϵ turbulence model. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 46–47(0), 145–153. https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/0167-6105(93)90124-7

Seinfeld, J. H., & Pandis, S. N. (2006). Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change. Atmospheric Chemistry and Physics (Vol. 2nd). Retrieved from http://www.knovel.com/knovel2/Toc.jsp?BookID=2126

Bagnold, R. A. (1941). The Physics of Blown Sand and Desert Dunes. Nature, 148, 480–481. https://doi.org/10.1038/148480a0

SPC. (2016). Beaufort Wind Scale. Retrieved from http://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/beaufort.html

USEPA. (2000). Meteorological Monitoring Guidance for Regulatory Modeling Applications. Epa-454/R-99-005, 171. Retrieved from http://www.epa.gov/scram001/guidance/met/mmgrma.pdf

COMSOL. (2015). CFD Module User’s Guide.

Maxey M. R., R. J. J. (1983). Equation of motion for a small rigid sphere in a nonuniform flow. In Phys. Fluids (pp. 883–889).

Greeley, R., & Iversen, J. (1987). Wind as a Geological Process On Earth, Mars, Venus and Titan. Cambridge: Cambridge Planetary Science Old.

Giancoli, D. C. (2004). Physics: Principles with Applications. ReCALL (Vol. 1). https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004

Kobayakawa, M., Fujimoto, A., Sakata, M., Yasuda, M., & Matsusaka, S. (2014). Numerical and theoretical study of particle saltation on an obliquely oscillating plate. Advanced Powder Technology, 25(6), 1854–1859. https://doi.org/10.1016/j.apt.2014.07.017

GeoEcuador. (2008). Informe sobre el estado. Retrieved from http://www.flacsoandes.edu.ec/libros/digital/41444.pdf

Ambiente, M. del. (2010). Plan Nacional de la Calidad del Aire. Retrieved from http://www.ambiente.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2012/10/libro-calidad-aire-1-final.pdf

Tarras-Wahlberg, H., Flachier, A., Fredriksson, G., Lane, S., Lundberg, B., & Sangfors, O. (2000). BioOne sees sustainable scholarly publishing as an inherently collaborative enterprise connecting authors, nonprofit publishers, academic institutions, research libraries, and research funders in the common goal of maximizing access to critical research. Royal Swedish Academy of Sciences.

CORPAIRE. (2005). Plan de Manejo de la Calidad del Aire del Distrito Metropolitano de Quito. Periodo 2005-2010. Retrieved from http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:fAtuJTWznFQJ:www.quitoambiente.gob.ec/ambiente/index.php/biblioteca-digital/category/61-politicas-y-planeacion-ambiental%3Fdownload%3D529:calidad-del-aire-final+&cd=1&hl=es&ct=clnk&client=firefox-b-ab

Publicado
2019-03-19
Sección
SECCIÓN C: INGENIERÍAS