Emisarios submarinos: Teoría y diseño

UPC
EMISARIOS SUBMARINOS

Carles Guirado Tirado
Fluidotermia
31/05/2012

ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………………………3
2. DIFUSIÓN TURBULENTA E N MEDIOS INCOMPRESIB LES…………………………………………………………..3
3. EMISARIOS SUBMARINOS: QUÉ SON, QUE PARTES TIENEN Y CÓMO FUNCIONAN …………………………10
4. DISEÑO DE EMISARIOS S UBMARINOS ……………………………………………………………………………….15
5.CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………………………………25
6. REFERENCIAS………………………………………………………………………………………………………………26

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1. INTRODUCCIÓN Y OBJETI VOS
La difusión turbulenta es un fenómeno que, del modo que actúa en los fluidos incompresibles,
se aprovecha para verter aguas residuales en canales abiertos y de esta manera diluir el
contaminante en el medio dispersor. Una manera de aprovechar este fenómeno es mediante
losemisarios submarinos. Éstos vierten el agua residual en el océano aprovechándose de la
difusión turbulenta, y consiguiendo grandes resultados en cuánto a dilución del contaminante.
Para este trabajo, el objetivo es explicar cómo se manifiesta la difusión turbulenta en los
fluidos incompresibles. Mediante esta explicación, el siguiente objetivo es explicar cómo
funcionan los emisarios submarinos yproceder al diseño de uno en concreto, haciendo los
análisis pertinentes en cuánto a legislación y optimización.
2. DIFUSIÓN TURBULENTA E N FLUIDOS INCOMPRESI BLES
La difusión turbulenta se experimenta tanto en fluidos compresibles como incompresibles. El
estudio se enfocará en los fluidos incompresibles, más concretamente en un medio como
puede ser el océano.
La difusión turbulenta hacereferencia al transporte de sustancias disueltas y pequeñas
partículas causada por turbulencias a pequeña (micro) escala. Se trata de un transporte
convectivo a microescala producido por fluctuaciones turbulentas de la velocidad instantánea.
Dichas fluctuaciones están producidas por los esfuerzos cortantes que se dan en el interior de
las masas del fluido. Su magnitud es varias veces superior ala difusión molecular. Puede darse
en las tres direcciones del espacio, pero suele ser anisotrópica.
Para medios en movimiento se produce una difusión turbulenta por el transporte de una
cantidad dada debido a los movimientos asociados a las fluctuaciones en el fluido. Cuando se
considera la difusión turbulenta de un escalar, normalmente se asume que existe una analogía
entre procesosmoleculares y turbulentos. Debido a esta analogía, algunos autores observan
que los remolinos que son característicos del flujo turbulento poseen fluctuaciones similares al
movimiento molecular. La difusión turbulenta es mayor que la molecular, aunque para escalas
grandes se puede aplicar la teoría molecular.
La interacción de la difusión turbulenta con un perfil definido de la velocidad en la columnade
agua provoca un mayor grado de mezcla. Este fenómeno se conoce como dispersión. La
dispersión está provocada por las desviaciones de la velocidad puntual del fluido respecto a la
velocidad media. Los gradientes de velocidad del agua se originan por esfuerzos cortantes en
las fronteras del sistema (rozamiento con el fondo y paredes laterales, acción cortante del
viento en la interfaseaire-agua, etc.) y por la morfología de canales y poros, por la sinuosidad
de un río o por la estratificación térmica. Cuando debido a la difusión turbulenta una parte del
fluido conteniendo sustancias disueltas cambia de posición, se encuentra en una zona con una
velocidad distinta, mayor o menor, que la que tenía. La porción de fluido desplazada y las
sustancias contenidas en ella se difunden,dependiendo de la concentración en las fronteras.
El estudio de la difusión turbulenta en fluidos incompresibles resulta útil para estudiar el
transporte de contaminantes de las aguas residuales vertidas en el océano. Así,

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consideraremos que el contaminante actúa como un trazador ideal, es decir, que se mueve a la
misma velocidad que el agua.
La difusión turbulenta en...