Sedimentación Flashcards
Qué es la sedimentación
La sedimentación es un método de separación física que usa la gravedad como fuerza impulsora. El otro método de separación que vimos es la filtración, que usa la diferencia de P como fuerza impulsora.
Clasificación de la sedimentación
Se clasifica según el comportamiento de las partículas en:
* Discreta: Partículas individuales del mismo tamaño forma y peso
* Con floculación: partículas aglomeradas, con diferentes densidades y velocidad de sedimentación
* Por zonas: En manta, sedimenta como una masa total, presenta interfase.
Velocidad de sedimentación
Es la velocidad que tienen las partículas cuando se equilibra su peso con el arrastre o fricción del líquido.
Cómo funciona un sedimentador ideal?
Hay una zona de entrada de fluido, donde se busca que las partículas se distribuyan uniformemente, para que el perfil de velocidades sea lo más homogéneo posible.
Una vez dentro del tanque, está la zona de sedimentación. Lo ideal es que el flujo dentro del sedimentador sea laminar, pues la turbulencia hace que haya movimientos ascendentes del fluido que evita que las partículas sedimenten bien. Las partículas se separan cuando se llega al fondo de esta zona.
Debajo de la zona de sedimentación está la zona de lodos. Todas las partículas que ingresan en esa zona se consideran sedimentadas. Hay un sistema de extracción de lodos (para evitar que se acumule).
Por último el fluido limpio sale por la zona de salida.
Diseño del sedimentador
Las dimensiones del sedimentador deben ser tales que permitan que todas las partículas que se quieren separar sedimenten (cada partícula tiene una vel de sedimentación vertical Vs y el fluido tiene una velocidad de paso horizontal V. La idea es que termine cayendo a la zona de lodos antes de llegar a la zona de salida).
Para dimensionar el equipo se usa la Vs más chica de las partículas que se quiere separar (en general la de menor diámetro, pues son las menos pesadas).
Experimento de sedimentación por zonas
Se tiene un recipiente con agitador con una concentración uniforme xo.
* t=0 → se detiene la agitación.
* tc > t < 0 → Se forman 4 zonas en el recipiente: zona de clarificación (líquido con concentración uniforme), zona interfacial (la concentración varía a lo largo de la misma, va aumentando hacia abajo), zona de transición (concentración uniforme) y zona de compactación (concentración alta y uniforme, sería como “lodos”)
La interfase entre la zona de clarificación y la zona interfacial va bajando, y la interfase entre la zona de transición y la de compactación va subiendo hasta que se encuentran.
* t=tc → sólo queda la zona de clarificación y la zona de compactación con una concentración xc (lodos). La altura de la zona de compación es Hc.
La zona de compactación va disminuyendo porque el agua va pasando a la de clarificación, o sea que la zona de compactación se va concentrando.
* t=tu → final de la compactación, la zona de compactación tiene un altura Hu y una concentración Xu máxima, ya no hay cambios en la concentración ni volumen de las dos zonas.
Cálculos de sedimentación por zonas
La idea es hacer los ensayos de sedimentación por zonas para varias concentraciones primero.
Primero se calcula el área mínima para la clarificación del lodo Ac (caudal de efluente/velocidad de sedimentación que depende de la concentración de entrada de la suspensión, se determina con los ensayos).
Segundo, se calcula el área mínima para el espesamiento del lodo At hasta Xu (según la especificación que tengamos). Se usa el método de Yoshioka y Dick.
Se selecciona la mayor de estas dos para diseñar.
