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Pontificia Universidad Católica de Chile (2012)

Evaluación experimental y numérica de la evaporación desde aguas subterráneas someras : aplicación a suelos salinos de la cuenca del Salar de Huasco

Hernández López, María Fernanda

Titre : Evaluación experimental y numérica de la evaporación desde aguas subterráneas someras : aplicación a suelos salinos de la cuenca del Salar de Huasco

Auteur : Hernández López, María Fernanda.

Université de soutenance : Pontificia Universidad Católica de Chile

Grade : Doctor en Ciencias de la Ingeniería 2012

Résumé
El objetivo de esta investigación fue evaluar experimental y numéricamente el mecanismo de evaporación de un suelo salino desnudo sometido a diferentes niveles freáticos bajo condiciones controladas de temperatura y humedad relativa. La muestra de suelo proviene de la cuenca del salar del Huasco, ubicada en la Primera Región de Tarapacá. Para esto, se implementó una columna de laboratorio de 120 cm de largo y 30 cm de diámetro interno, conectada con un tubo de Mariotte para fijar el nivel de agua. La columna se instrumentó con sensores previamente calibrados para mediciones de contenido de humedad, y de conductividad eléctrica, y sensores de temperatura a nueve profundidades, con registros cada 5 minutos. Se evaluó el efecto del largo de las varillas del sensor, la temperatura, y la conductividad eléctrica en la determinación de la permitividad aparente con un sistema TDR. Se determinó la evaporación, y los flujos de evaporación de agua líquida y vapor de agua debido a gradientes de presión y de temperatura para diferentes niveles freáticos. Se utilizó el modelo SiSPAT para simular el flujo que se establece en la columna del suelo para dos niveles freáticos bajo condiciones isotérmicas. Además, se evaluó la teoría del escalamiento de las curvas características de un medio poroso sometido a la aplicación de un ácido, con datos generados en columnas de laboratorio. Los resultados mostraron que existe una correlación entre el largo de la varilla del sensor y el contenido de humedad. Los sensores de longitud corta (7,5 cm) no se ven afectados por la temperatura, no se ajustan a la curva de Topp, y se propone dos curvas de calibración. Los valores de evaporación obtenidos en laboratorio fueron acordes a lo registrado en campo con otras metodologías. Se observó la existencia de un transporte y acumulación de sales en el perfil del suelo. La evaporación ocurre bajo la superficie del suelo, y el flujo líquido isotérmico es el principal componente. A mayor profundidad del nivel de agua, mayor la magnitud del flujo de vapor, y menor el transporte de flujo líquido hasta la superficie. La simulación numérica permitió confirmar la existencia de un frente de evaporación. El impacto de la tortuosidad (ta) y el factor de corrección (h) en la difusividad isotérmica (Dvh) y en la difusividad térmica (DvT) respectivamente son importantes, aunque es h el que presenta una mayor importancia, llegando a reproducir incluso fenómenos de condensación en la superficie de la columna para un nivel freático de 75 cm. Se comprobó que el cambio en las características hidrodinámicas de un medio poroso sometido a un flujo de agua y ácido en condiciones no saturadas pueden ser escaladas al medio poroso después de la acción del flujo de solutos lo que permite concluir que la metodología de escalamiento puede ser usada para determinar las características hidrodinámicas de suelos de una misma cuenca sometidos a diferentes flujos de evaporación.

Présentation

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Page publiée le 15 janvier 2019