Dinámica de una Partícula

Prof. José Luis Moncada

EL DIÁMETRO DE LA PARTÍCULA

Dinámica de una Partícula

Aerosoles

TAMAÑO DE LA PARTÍCULA

Un cubo de 1 cm3 = 6 cm2 de superficie

Un billón de partículas (1x1012) de 1 micrón por lado = 6 m2 de superficie

Partículas más pequeñasaumentan superficie decontacto en organismo,profundidad de penetración ygrado de retención

Al aumentar superficie decontacto se intensificanreacciones químico-físicas

¿POR QUÉ FLOTAN LAS PARTÍCULAS? ¿POR QUÉ NO CAEN TODAS AL PISO?

¿POR QUÉ FLOTAN LAS PARTÍCULAS? ¿POR QUÉ NO CAEN TODASAL PISO?

Ff Fr

Las fuerzas se anulan.

Fg

Las fuerzas se anulan.

Se alcanza la velocidad límite de caída.

DIÁMETRO AERODINÁMICO

d = ?

p

daerodinámico

p

p vlímite = 1 vlímite

Sobre una partícula actúan la fuerza de gravedad, la fuerza deflotación y la fuerza de rozamiento

DINÁMICA DE LA PARTÍCULA

La partícula cae inicialmente con movimiento acelerado (porgravedad), luego por efecto del roce el sistema se equilibrasedimentando con una velocidad uniforme (Vt)

VELOCIDAD TERMINAL

• La velocidad terminal corresponde a la velocidad constante con que caen las partículas cuando la fuerza de gravedad se iguala a las fuerzas de roce y empuje que actúan sobre ellas.

• Es importante desde el punto de vista de la Higiene Industrial, ya que es una variable que nos permite determinar el comportamiento que tendrá un aerosol sólido, una vez que ingresa a la atmosfera de trabajo

• Son sedimentables, en general, partículas superiores 10 a 20micrones

• La magnitud de resistencia a una partícula depende del carácter

TIPO DE LA PARTÍCULA

• La magnitud de resistencia a una partícula depende del carácterdel flujo de aire alrededor de ella, que puede ser laminar,intermedio o turbulento

• El Nº de Reynolds determina el tipo de flujo alrededor de lapartícula

Re 500 Turbulento

Tipos de Flujo

500 Re 2 Intermedio

Re 2 Laminar

)·/(

)/()/()(Re

3

scmg

cmgxscmxVcmD aap

Calculo de Número de Reynolds

)·/( scmga

Todas las partículas menores de 75 micrones tienen movimiento laminar

Las partículas pequeñas son sometidas a MovimientoBrowniano:

- Agitación desordenada de partículas finas producidaspor choques moleculares de ellas que permitenpor choques moleculares de ellas que permitenaglutinarse

- Ayudan a lo anterior la homogeneidad y su tamaño,la termoforesis y las cargas eléctricas

Partículas formadas por disgregación, en general, son de formairregular y no tienen tendencia a aglomerarse

Las partículas pequeñas son de distinto tamaño en un mediogaseoso y se llaman Sistemas Dispersos. Si son de igual tamañose denomina Sistema Monodispersos

ppt xDxV 2)(003,0

Velocidad Terminal de Partículas

Vt= cm/s

ρp= g/cm3

Dp= μm

Tamaño 5 μm = 0,2 cm/s

Partículas más pequeñas menor velocidad terminal:

Tamaño 2 μm = 0,03 cm/s

Tamaño 1 μm = 0,003 cm/s

Caso Nº1

En la sección de molinos, dentro de una fábrica de cemento, se detectó mediante muestreo, la presencia de un aerosol cuyo diámetro medio aproximado de partícula es 50 μm, si la densidad de las partículas del aerosol es 8,5 g/cm3. Determinar si las partículas de aerosol sedimentan, considerando que la velocidad del viento en el aerosol sedimentan, considerando que la velocidad del viento en el sector es 75 cm/s.

Considere que el aerosol se encuentra en flujo laminar y que las partículas son aproximadamente esféricas

Caso Nº2

En una fábrica de fertilizantes se detecta la presencia de un aerosol formado por partículas de sílice cristalizada (tridimita), cuyos diámetros fluctúan entre 5 y 25 micras.

Determine que partículas sedimentarán, si la densidad media del aerosol es Determine que partículas sedimentarán, si la densidad media del aerosol es 7,8 g/cm3 y el número de reynold estimado es 1,5

Ejemplos: velocidades terminales

En la tabla siguiente se presentan algunas velocidades terminales para partículas esféricas de diferente densidad