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Sedimentación

La sedimentación es la deposición de sedimentos . [1] Tiene lugar cuando las partículas en suspensión se separan del fluido en el que están atrapadas y se posan contra una barrera. Esto se debe a su movimiento a través del fluido en respuesta a las fuerzas que actúan sobre ellas: estas fuerzas pueden deberse a la gravedad , la aceleración centrífuga o el electromagnetismo . La sedimentación es la caída de partículas suspendidas a través del líquido, mientras que la sedimentación es el resultado final del proceso de sedimentación.

En geología , la sedimentación es la deposición de sedimentos que da lugar a la formación de rocas sedimentarias . El término se aplica de forma amplia a toda la gama de procesos que dan lugar a la formación de rocas sedimentarias, desde la erosión inicial, pasando por el transporte y la sedimentación de sedimentos , hasta la litificación de los sedimentos. Sin embargo, la definición geológica estricta de sedimentación es la deposición mecánica de partículas de sedimento a partir de una suspensión inicial en el aire o el agua.

La sedimentación puede afectar a objetos de diversos tamaños, desde grandes rocas en el agua en movimiento hasta suspensiones de partículas de polvo y polen, suspensiones celulares y soluciones de moléculas individuales, como proteínas y péptidos . Incluso las moléculas pequeñas ejercen una fuerza lo suficientemente fuerte como para producir una sedimentación significativa.

Principios

Asentamiento

Estanque de sedimentación de partículas de hierro en plantas de tratamiento de agua

La sedimentación es el proceso por el cual las partículas se desplazan hacia el fondo de un líquido y forman un sedimento . Las partículas que experimentan una fuerza, ya sea por gravedad o por movimiento centrífugo , tenderán a moverse de manera uniforme en la dirección ejercida por esa fuerza. En el caso de la sedimentación por gravedad, esto significa que las partículas tenderán a caer al fondo del recipiente, formando lodo o pulpa en la base del recipiente. La sedimentación es una operación importante en muchas aplicaciones, como la minería , el tratamiento de aguas residuales y de agua potable , la ciencia biológica, la reencendido de propulsantes espaciales , [2]

y recogiendo.

Clasificación

Clasificación de la sedimentación: [3]

Equilibrio de sedimentación

Cuando las partículas que se sedimentan de una suspensión alcanzan un límite duro, la concentración de partículas en el límite se opone a la difusión de las partículas. La distribución de sedimentos cerca del límite alcanza el equilibrio de sedimentación . Las mediciones de la distribución brindan información sobre la naturaleza de las partículas. [4] [5]

En geología

Sedimentación

En geología , el término sedimentación se aplica ampliamente a toda la gama de procesos que dan lugar a la formación de rocas sedimentarias, desde la formación inicial de sedimentos por erosión de partículas de afloramientos rocosos, pasando por el transporte y asentamiento de sedimentos, hasta la litificación de los sedimentos. Sin embargo, el término se aplica más particularmente a la deposición de sedimentos y, en el sentido más estricto, se aplica solo a la deposición mecánica de partículas de sedimento a partir de una suspensión inicial en el aire o el agua. La sedimentación da como resultado la formación de accidentes geográficos deposicionales y de las rocas que constituyen el registro sedimentario . [6] La acumulación de superficies terrestres por sedimentación, particularmente en valles fluviales, se denomina agradación . [7]

La tasa de sedimentación es el espesor del sedimento acumulado por unidad de tiempo. [8] Para la carga suspendida , esto se puede expresar matemáticamente mediante la ecuación de Exner . [9] Las tasas de sedimentación varían desde menos de 3 milímetros (0,12 pulgadas) por mil años para sedimentos pelágicos hasta varios metros por mil años en partes de los principales deltas de los ríos . Sin embargo, la acumulación a largo plazo de sedimentos está determinada menos por la tasa de sedimentación que por la tasa de subsidencia, que crea espacio de acomodación para que los sedimentos se acumulen en escalas de tiempo geológicas. La mayor parte de la sedimentación en el registro geológico ocurrió en episodios deposicionales relativamente breves separados por largos intervalos de no deposición o incluso erosión. [10]

En ambientes estuarinos , la sedimentación puede verse influida por la presencia o ausencia de vegetación. Los árboles como los manglares son cruciales para la atenuación de las olas o corrientes, promoviendo la sedimentación de partículas en suspensión. [11]

Sedimentación

Un aumento no deseado del transporte y sedimentación de material en suspensión se denomina sedimentación y es una fuente importante de contaminación en las vías fluviales de algunas partes del mundo. [12] [13] Las altas tasas de sedimentación pueden ser resultado de una mala gestión de la tierra y una alta frecuencia de inundaciones. Si no se gestionan adecuadamente, pueden ser perjudiciales para los ecosistemas frágiles del extremo receptor, como los arrecifes de coral. [14] El cambio climático también afecta las tasas de sedimentación. [15]

Sedimentación potenciada por el hombre

Fotografía de un paisaje llano con vegetación baja y estanques. Al fondo se observa una bandada de aves acuáticas y colinas.
Delta de Gediz, que muestra un paisaje de delta natural típico
Las estrategias de mejora de la sedimentación son proyectos de gestión ambiental que apuntan a restaurar y facilitar los procesos de construcción de tierras en los deltas . [16] La disponibilidad y deposición de sedimentos son importantes porque los deltas se hunden naturalmente y, por lo tanto, necesitan la acumulación de sedimentos para mantener su elevación, en particular considerando las crecientes tasas de aumento del nivel del mar . [17] [18] Las estrategias de mejora de la sedimentación apuntan a aumentar la sedimentación en la llanura del delta principalmente restaurando el intercambio de agua y sedimentos entre los ríos y las llanuras bajas del delta. Las estrategias de mejora de la sedimentación se pueden aplicar para alentar la ganancia de elevación de la tierra para compensar el aumento del nivel del mar. [19] El interés en las estrategias de mejora de la sedimentación ha aumentado recientemente debido a su capacidad para aumentar la elevación de la tierra, lo que es importante para la sostenibilidad a largo plazo de los deltas. [16]

En química

En química, la sedimentación se ha utilizado para medir el tamaño de moléculas grandes ( macromoléculas ), donde la fuerza de gravedad se aumenta con la fuerza centrífuga en una ultracentrífuga .

En el tratamiento del agua

El proceso físico de sedimentación (el acto de depositar sedimentos ) tiene aplicaciones en el tratamiento del agua , donde la gravedad actúa para eliminar los sólidos suspendidos del agua. [20] Las partículas sólidas arrastradas por la turbulencia del agua en movimiento pueden eliminarse naturalmente por sedimentación en el agua quieta de lagos y océanos. Los estanques de sedimentación son estanques construidos con el propósito de eliminar los sólidos arrastrados por sedimentación. [21] Los clarificadores son tanques construidos con medios mecánicos para la eliminación continua de sólidos que se depositan por sedimentación; [22] sin embargo, la clarificación no elimina los sólidos disueltos . [23]

Véase también

Notas

  1. ^ "sedimentación" . Oxford English Dictionary (edición en línea). Oxford University Press . (Se requiere suscripción o membresía a una institución participante).
  2. ^ Zegler, Frank; Bernard Kutter (2010-09-02). "Evolving to a Depot-Based Space Transportation Architecture" (PDF) . Conferencia y exposición AIAA SPACE 2010. AIAA. Archivado desde el original (PDF) el 2013-05-10 . Consultado el 2011-01-25 . Consume hidrógeno y oxígeno de desecho para producir energía y generar empuje para el control de actitud y asentamiento.
  3. ^ Coe, HS; Clevenger, GH (1916). "Métodos para determinar las capacidades de los tanques de sedimentación de lodos". Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers . 55 : 356.
  4. ^ "El Premio Nobel de Física de 1926". NobelPrize.org . 27 nov 2021 . Consultado el 27 de noviembre de 2021 .
  5. ^ Piazza, Roberto; Buzzaccaro, Stefano; Secchi, Eleonora (27 de junio de 2012). "La insoportable pesadez de los coloides: hechos, sorpresas y acertijos en la sedimentación" . Journal of Physics: Condensed Matter . 24 (28): 284109. Bibcode :2012JPCM...24B4109P. doi :10.1088/0953-8984/24/28/284109. ISSN  0953-8984. PMID  22738878. S2CID  23309333.
  6. ^ Jackson, Julia A., ed. (1997). "sedimentación". Glosario de geología (cuarta edición). Alexandria, Virginia: American Geological Institute. ISBN 0922152349.
  7. ^ Jackson 1997, "agradación".
  8. ^ Jackson 1997, "tasa de sedimentación".
  9. ^ Paola, C.; Voller, VR (2005). "Una ecuación de Exner generalizada para el balance de masa de sedimentos". Revista de investigación geofísica . 110 (F4): F04014. Código Bibliográfico :2005JGRF..110.4014P. doi :10.1029/2004JF000274.
  10. ^ Blatt, Harvey; Middleton, Gerard; Murray, Raymond (1980). Origen de las rocas sedimentarias (2.ª ed.). Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. págs. 30-31, 122-123. ISBN 0136427103.
  11. ^ 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. Bibcode :2007JAESc..29..566V. doi :10.1016/j.jseaes.2006.05.011.
  12. ^ "Siltation & Sedimentation" (Sedimentación y sedimentación). blackwarriorriver.org. Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2009. Consultado el 16 de noviembre de 2009 .
  13. ^ "La sedimentación mató a los peces en Batang Rajang - Resumen de noticias de Malasia". malaysiadigest.blogspot.com . Consultado el 16 de noviembre de 2009 .
  14. ^ Victor, 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 estuarios, costas y plataformas . 66 (3–4): 409–416. Bibcode :2006ECSS...66..409V. doi :10.1016/j.ecss.2005.07.025.
  15. ^ UD Kulkarni; et al. "The International Journal of Climate Change: Impacts and Responses » Tasa de sedimentación en el lago Wular (Jammu y Cachemira, India) con especial énfasis en su clima y tectónica". The International Journal of Climate Change: Impacts and Responses. Archivado desde el original el 18 de marzo de 2017. Consultado el 16 de noviembre de 2009 .
  16. ^ ab Nicholls, RJ; Hutton, CW; Adger, WN; Hanson, SE; Rahman, Md. M.; Salehin, M., eds. (2018). Servicios ecosistémicos para el bienestar en los 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. Número de identificación del sujeto  135458360.
  17. ^ Syvitski, JP (2008). "Deltas en riesgo". Sustainability Science . 3 (1): 23–32. doi :10.1007/s11625-008-0043-3. ISSN  1862-4065. S2CID  128976925.
  18. ^ 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. Bibcode :2013Anthr...1...35G. doi :10.1016/j.ancene.2013.09.001.
  19. ^ 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". Revista anual de ciencias marinas . 3 (1): 67–91. Bibcode :2011ARMS....3...67P. doi :10.1146/annurev-marine-120709-142856. ISSN  1941-1405. PMID  21329199.
  20. ^ Omelia, C (1998). "Coagulación y sedimentación en lagos, embalses y plantas de tratamiento de agua". Ciencia y tecnología del agua . 37 (2): 129. doi :10.1016/S0273-1223(98)00018-3.
  21. ^ Goldman, Steven J., Jackson, Katharine y Bursztynsky, Taras A. Manual de control de erosión y sedimentos. McGraw-Hill (1986). ISBN 0-07-023655-0 . págs. 8.2, 8.12. 
  22. ^ Hammer, Mark J. Tecnología del agua y de las aguas residuales. John Wiley & Sons (1975). ISBN 0-471-34726-4 . págs. 223–225. 
  23. ^ Reinsel, M., Apex Engineering. 'Tratamiento de agua industrial para contaminantes inorgánicos: procesos de tratamiento físico' Water Online; consultado el 15 de octubre de 2018