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Sedimentación

La sedimentación es la deposición de sedimentos . [1] Tiene lugar cuando las partículas en suspensión se sedimentan del fluido en el que están arrastradas y descansan 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 . 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 como resultado la formación de roca sedimentaria . El término se aplica ampliamente a toda la gama de procesos que resultan en la formación de rocas sedimentarias, desde la erosión inicial hasta la litificación de los sedimentos, pasando por el transporte de sedimentos y la sedimentación. 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 agua corriente hasta suspensiones de polvo y partículas de polen, suspensiones celulares y soluciones de moléculas individuales como proteínas y péptidos . Incluso las moléculas pequeñas aportan una fuerza suficientemente fuerte como para producir una sedimentación significativa.

Principios

Asentamiento

Estanque de sedimentación de partículas de hierro en plantas hidráulicas

La sedimentación es el proceso por el cual las partículas se mueven 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. Para la sedimentación por gravedad, esto significa que las partículas tenderán a caer al fondo del recipiente, formando lodo o lechada en la base del recipiente. La sedimentación es una operación importante en muchas aplicaciones, como minería , tratamiento de aguas residuales y potable , ciencias biológicas, reencendido de propulsores espaciales , [2]

y sacando.

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 entra en equilibrio de sedimentación . Las mediciones de la distribución arrojan 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 resultan en la formación de rocas sedimentarias, desde la formación inicial de sedimentos por erosión de partículas de afloramientos rocosos, pasando por el transporte y sedimentación 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 únicamente a la deposición mecánica de partículas de sedimento a partir de una suspensión inicial en aire o agua. La sedimentación da como resultado la formación de accidentes geográficos deposicionales y las rocas que constituyen el registro sedimentario . [6] La acumulación de superficies terrestres por sedimentación, particularmente en los valles de los ríos, se llama agradación . [7]

La tasa de sedimentación es el espesor del sedimento acumulado por unidad de tiempo. [8] Para 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) para los sedimentos pelágicos hasta varios metros por año en partes de los principales deltas de los ríos . Sin embargo, la acumulación de sedimentos a largo plazo está determinada menos por la tasa de sedimentación que por la tasa de hundimiento, lo que crea un espacio de acomodación para que los sedimentos se acumulen en escalas de tiempo geológico. 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 de erosión. [10]

En ambientes estuarinos , el asentamiento puede verse influenciado por la presencia o ausencia de vegetación. Árboles como los manglares son cruciales para la atenuación de olas o corrientes, favoreciendo el asentamiento de partículas en suspensión. [11]

Sedimentación

Un aumento no deseado del transporte y la sedimentación de material suspendido se llama 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 el resultado de una mala gestión de la tierra y una alta frecuencia de inundaciones. Si no se gestiona adecuadamente, puede ser perjudicial para los ecosistemas frágiles del lado receptor, como los arrecifes de coral. [14] El cambio climático también afecta las tasas de sedimentación. [15]

Sedimentación mejorada por el hombre

Fotografía de un paisaje llano con vegetación baja y estanques. Hay una bandada de aves acuáticas y colinas al fondo.
Delta de Gediz, que muestra un paisaje natural típico del delta.
Las estrategias de mejora de la sedimentación son proyectos de gestión ambiental que tienen como objetivo restaurar y facilitar los procesos de construcción de tierras en los deltas . [16] La disponibilidad y la deposición de sedimentos son importantes porque los deltas se hunden naturalmente y, por lo tanto, necesitan la acumulación de sedimentos para mantener su elevación, particularmente considerando las crecientes tasas de aumento del nivel del mar . [17] [18] Las estrategias de mejora de la sedimentación tienen como objetivo aumentar la sedimentación en la llanura del delta principalmente restaurando el intercambio de agua y sedimentos entre ríos y llanuras bajas del delta. Se pueden aplicar estrategias de mejora de la sedimentación para fomentar la ganancia de elevación del terreno 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 elevar la elevación del terreno, lo cual es importante para la sostenibilidad a largo plazo de los deltas. [dieciséis]

En Quimica

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 tratamiento de agua

El proceso físico de sedimentación (el acto de depositar sedimento ) tiene aplicaciones en el tratamiento del agua , mediante el cual 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 mediante sedimentación en las aguas tranquilas de lagos y océanos. Los estanques de sedimentación son estanques construidos con el fin de eliminar los sólidos arrastrados por sedimentación. [21] Los clarificadores son tanques construidos con medios mecánicos para la remoción continua de los sólidos que se depositan por sedimentación; [22] sin embargo, la clarificación no elimina los sólidos disueltos . [23]

Ver también

Notas

  1. ^ "sedimentación" . Diccionario de inglés Oxford (edición en línea). Prensa de la Universidad de Oxford . (Se requiere suscripción o membresía de una institución participante).
  2. ^ Zegler, Frank; Bernard Kutter (2 de septiembre de 2010). "Evolución hacia una arquitectura de transporte espacial basada en depósitos" (PDF) . Conferencia y exposición AIAA SPACE 2010 . AIAA. Archivado desde el original (PDF) el 10 de mayo de 2013 . Consultado el 25 de enero de 2011 . Consume residuos de hidrógeno y oxígeno para producir energía, generar asentamiento y empuje de control de actitud.
  3. ^ Coe, HS; Clevenger, GH (1916). "Métodos para determinar las capacidades de los tanques decantadores de lodos". Transacciones del Instituto Americano de Ingenieros Mineros y Metalúrgicos . 55 : 356.
  4. ^ "El Premio Nobel de Física 1926". Premio Nobel.org . 27 de noviembre de 2021 . Consultado el 27 de noviembre de 2021 .
  5. ^ Plaza, Roberto; Buzzaccaro, Stefano; Secchi, Eleonora (27 de junio de 2012). "La insoportable pesadez de los coloides: hechos, sorpresas y enigmas en la sedimentación" . Revista de Física: Materia Condensada . 24 (28): 284109. Código bibliográfico : 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 ed.). Alexandria, Virginia: Instituto Geológico Americano. 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 investigaciones geofísicas . 110 : F04014. Código Bib : 2005JGRF..11004014P. doi :10.1029/2004JF000274.
  10. ^ Blatt, Harvey; Middleton, Gerard; Murray, Raymond (1980). Origen de las rocas sedimentarias (2ª ed.). Englewood Cliffs, Nueva Jersey: Prentice-Hall. págs. 30–31, 122–123. ISBN 0136427103.
  11. ^ Van Santen, P.; Agustino, PGEF; Janssen-Stelder, BM; Quartel, S.; Tri, Nueva Hampshire (15 de febrero de 2007). "Sedimentación en un sistema de manglares estuarinos". Revista de Ciencias de la Tierra Asiáticas . Morfodinámica del delta del río Rojo, Vietnam. 29 (4): 566–575. Código Bib : 2007JAESc..29..566V. doi :10.1016/j.jseaes.2006.05.011.
  12. ^ "Asentaramiento 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. ^ 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 la plataforma . 66 (3–4): 409–416. Código Bib : 2006ECSS...66..409V. doi : 10.1016/j.ecss.2005.07.025.
  15. ^ UD Kulkarni; et al. "La Revista Internacional del 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 del Cambio Climático: Impactos y Respuestas. Archivado desde el original el 18 de marzo de 2017 . Consultado el 16 de noviembre de 2009 .
  16. ^ ab Nicholls, RJ; Hutton, CW; Ager, WN; Hanson, SE; Rahman, Doctor en Medicina; Salehin, M., eds. (2018). Servicios ecosistémicos para el bienestar en los deltas: evaluación integrada para el análisis de políticas. Cham: Editorial Internacional Springer. doi :10.1007/978-3-319-71093-8. ISBN 978-3-319-71092-1. S2CID  135458360.
  17. ^ 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.
  18. ^ Giosan, L.; Constantinescu, S.; Filip, F.; Deng, B. (2013). "Mantenimiento de grandes deltas mediante canalización: naturaleza versus humanos en el delta del Danubio". Antropoceno . 1 : 35–45. Código Bib :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. Código Bib :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 depuradoras de agua”. Ciencia y Tecnología del Agua . 37 (2): 129. doi :10.1016/S0273-1223(98)00018-3.
  21. ^ Goldman, Steven J., Jackson, Katharine & 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 de agua y aguas residuales. John Wiley e hijos (1975). ISBN 0-471-34726-4 . págs. 223-225. 
  23. ^ Reinsel, M., Ingeniería Apex. 'Tratamiento de Agua Industrial Para Contaminantes Inorgánicos: Procesos de Tratamiento Físico' Water Online; Consultado el 15 de octubre de 2018.