Descripción de la Instalación 70 

El estudio experimental se realizó en una columna cuyas dimensiones internas son: 120 cm de alto, 42 cm de ancho y 20 cm de profundidad, y está compuesta por acrílico transparente en su parte frontal y costados (de 20 y 10 mm de espesor, respectivamente), y por una placa de aluminio de 10 mm de espesor en su parte posterior (Saraiva, 2003) (ver Figura 6.1). La columna descansa sobre un soporte de fierro construido con perfiles de 50 x 50 x 5 mm, cuyas dimensones son: 42 cm de ancho, 28 cm de profundidad y 50 cm de altura (Saraiva, 2003).

Al interior de la columna están dispuestas cinco mallas verticales de 40 x 20 cm tejidas con barras de acero inoxidable de 2.67 mm de diámetro (d) y abertura media (M) de 1.27 cm (ver Figuras 6.2a y 6.2b). El espaciamiento vertical entre cada grilla es de 1 cm. Las grillas se encuentran a 3 cm de la tapa posterior (posición neutra de las mallas), con la primera malla ubicada a 6 cm del fondo de la columna. Cada malla está

Figura 6.1 Vista esquemática lateral de la instalación experimental.

El eje pasa por la parte posterior de la columna a través de una pieza que sirve de guía (ver Figura 6.2c), también de bronce, la cual tiene en su interior un retén y un O-ring (sello de goma) para evitar fugas de agua a través del acrílico. Además, la guía cuenta con un sistema exterior de sellos (sistema de prensa estopa grafitada), para evitar fugas de agua a través del eje.

Los ejes están conectados, con un perno de acero, a un disco del mismo material (ver Figura 6.2d), de 10 cm de diámetro y 9,5 mm de espesor (disco excéntrico) perforado a distintas distancias desde su centro (0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5 y 2,0 cm) lo que permite modificar el alcance (S) de la malla, que en este caso se fijó en la posición señalada de

S = 2,0 cm. El alcance puede ser modificado de 1 a 4 cm en incrementos de 5 mm. Cada disco está conectado a un motor – reductor de 1 HP que puede variar su frecuencia (nominal) de rotación de 190 a 600 RPM (ver Figura 6.2e). La medición de la velocidad de rotación de cada motor se realiza con un sensor de proximidad, el cual conectado a un tacómetro permite medir, con una precisión de ±0,1 RPM, las revoluciones de cada motor. El conjunto de motores funciona mediante una instalación eléctrica trifásica montada en el Laboratorio de Hidráulica Francisco Javier Domínguez, controlada por un tablero general (ver Figura 6.2g)

Los cinco motores están ubicados en compartimentos individuales sobre una estructura de acero (ver Figura 6.2h), construida con perfiles cuadrados de 40 x 40 x 5 mm, la cual

Motor  120 cm Eje Articulado Disco Excéntrico Grilla  Entrada de Solución y Válvula de Desagüe Toma de Muestras 20 cm Lecho de Arena

tiene 100 cm de ancho, 60 cm de profundidad y 180 cm de altura. Esta estructura posee pernos de anclaje en sus patas lo que permite su nivelación a través del ajuste de los pernos.

El fondo de la columna fue cubierto con paños absorbentes de fibra sintética, alcanzando éstos un espesor de 2 cm, los cuales actúan como filtro para evitar la evacuación de los sedimentos, y permiten una mejor distribución del soluto inyectado en la columna. Sobre éstos fue colocado un lecho de arena (con un tamaño homogéneo de partículas de 0.2 mm) de 4 cm de espesor, cuya porosidad (φ) fue medida y estimada en 0.46.

La introducción de agua fresca o cualquier otro líquido en la columna, puede realizarse directamente desde arriba; sin embargo, si se desea generar una estratificación en la columna inyectando un líquido más denso, o incorporar una solución en el lecho de arena, como en el presente estudio, es posible introducirlos desde el fondo de la columna a través de 10 orificios de 0.62 cm. Estos orificios están dispuestos ordenadamente sobre el área del fondo y están conectados a mangueras que conducen el líquido desde una cámara de distribución, correspondiente a un dispositivo cilíndrico de PVC de 15 cm de diámetro y 10 cm de altura, en cuyo extremo opuesto va conectada una manguera de 1.27 cm. A través de esta manguera se realiza tanto el llenado con agua potable (almacenado en un estanque de 150 l de capacidad), como la inyección de soluciones al sedimento (desde un bidón de 25 l de capacidad). Esta manguera es posible conectarla, a través de conectores rápidos, a cualquiera de estos depósitos. Los caudales provenientes del estanque como del bidón son controlados por válvulas de compuerta ubicadas inmediatamente aguas abajo de dichos depósitos (ver Anexo C, sobre distribución de orificios de fondo y modificación de instalación experimental, sobre este aspecto).

A un costado de la columna se encuentra el sistema de muestreo formado por 15 válvulas de globo ubicadas a diferentes alturas desde el fondo: 11, 16, 21, 32, 37, 42, 53, 58, 63, 74, 79, 84, 95, 100 y 105 cm. La llave de cada válvula está conectada a una barra de cobre, que al girarla en 90º, permite obtener en forma simultánea muestras de cualquier líquido contenido al interior de la columna. Al otro costado de la columna se encuentra sólo un punto de muestreo, ubicado a 6,5 cm de altura desde el fondo de la columna, y cuyo caudal está regulado por una válvula de globo.

Sobre la columna se encuentra dispuesto un sistema de carros (ver Figura 6.2f), sobre los cuales va montado el ADV (instrumento que mide las velocidades), permitiendo que éste se pueda mover en las tres direcciones espaciales.

a) Grilla de agitación _{b) Grilla de agitación montada en el} experimento

c) Guía para entrada de eje d) Conexión de eje en disco excéntrico

e) Motor

f) Carro de desplazamiento de sensor ADV

g) Tablero eléctrico de control h) Estructura de soporte de motores y columna

Figura 6.2 Componentes de instalación experimental (continuación)