Unidad 2: Separaciones Mecánicas

Question 1

Mecánica

Answer 1

• Rama de la física
• Estudia y analiza:
  *Movimiento y reposo de los cuerpos
  *Cambio en el tiempo
  *Fuerzas que intervienen

Question 2

Separación mecánica

Answer 2

• La separación se logra usando fuerzas físico-mecánicas y no fuerzas moleculares o químicas
  (Gravitación y Centrifugación)
• Aplica a mezclas heterogéneas
• La forma depende de la naturaleza de la partícula :
  *Tamaño
  *Forma
  *Densidad
  *Viscosidad

Question 3

Tipos de separación

Answer 3

1.Sedimentación:
2.Flotación:
Un sólido se separa de otro, basándose en que uno de ellos sobrenada en la superficie del líquido
3.Filtración
*Se establece una diferencia de presión que hace que el fluido fluya a través de poros pequeños que impiden el paso de partículas sólidas que a la vez se acumulan sobre la tela porosa.
*depende de tipo de sólido o liquido en la mezcla y viscosidad
4.Centrifugación:
Separación a causa de las fuerzas centrifugas que actúan sobre las partículas de tamaño y densidades diferentes.

Question 4

Sedimentación

Answer 4

Partículas se separan del fluido debido a las fuerzas gravitacionales que actúan sobre las partículas de diferentes tamaños y densidades

Question 5

Tipos de sedimentación

Answer 5

1. Libre: La [partículas] en solución no llega al 0.2% en volumen
2. Frenada: Partículas muy juntas, se sedimentan a velocidad menor

Question 6

Equipos para la sedimentación

Answer 6

1. Clasificación:
- Tanque subdividido
- Partículas de + tamaño y + velocidad de sedimentación precipitan en la entrada y las de - llegan al extremo opuesto
- Deflectores permiten colectar por tamaños
2. Clasificador de spitzksten
- Serie de recipientes cónicos
3. Tanque de sedimentación:
- La velocidad en sentido horizontal debe ser lenta para permitir sedimentación (tiempo de residencia)
- Debe dejarse el tiempo necesario para poder sedimentar NO puede ser rápido

Question 7

Producto de una sedimentación

Answer 7

• Algunas veces el objetivo es eliminar las partículas de la corriente del fluido para que éste quede libre de contaminantes
• En otros casos se desea recuperar las partículas como productos

Question 8

Movimiento de las partículas a través de un fluido

Answer 8

Cuando una partícula se mueve a través de un fluido varias fuerzas actúan sobre ella:
1. Gravedad (abajo)
2. Fuerzas de flotación (arriba)
3. Fuerza de retardo o resistencia (la izquierda)

Question 9

Flotación

Answer 9

• Separación de partículas sólidas o líquidas de una fase líquida
• Se consigue introduciendo finas burbujas de gas, normalmente aire, en la fase líquida
  Las burbujas se adhieren a las partículas, y las fuerza ascensional que experimenta el conjunto partícula-burbuja de aire hace que suba hasta la superficie del líquido
• Hace posible ascender a la superficie partículas cuya densidad es mayor que la del liquido

Question 10

Métodos para añadir burbujas

Answer 10

1. Flotación por aire disuelto: Inyección de aire en el liquido sometido a presión, y posterior liberación de la presión a que está sometido el liquido.
2. Flotación por aireación:
   Aireación a presión atmosférica
3. Flotación por vacío
   Saturación con aire a la presión atmosférica, seguido de la aplicación del vacío al liquido
   - Burbujas de 2-4mm (medianas)
   - Burbujas de varios cientos de um a 1mm (finas)

Question 11

Tipos de flotación

Answer 11

Natural –> Cuando la diferencia de densidad entre las partículas y el agua es suficiente para la separación
Asistida –> Utilizas medios externos ( aire y reactivos) para mejorar la separación de las partículas flotables ( pero con una velocidad insuficiente)

Question 12

Ventajas de la flotación frente a la sedimentación

Answer 12

Permite eliminar mejor y en menos tiempo las partículas pequeñas o ligeras cuya deposición es lenta.

Question 13

Flotación por aire disuelto (DAF) –> En el tratamiento de agua se usa flotación usando microburbujas

Answer 13

+ [burbujas] + posibilidad de encuentro entre partículas sólidas y burbujas
velocidad ascensional de las burbujas < masa de fluido = Buena adherencia a las partículas frágiles que conforman los flóculos.

Question 14

Centrifugación

Answer 14

Fuerza centrifuga y fuerza centrípeta

Question 15

Centrifugadora

Answer 15

Equipo que pone en rotación una muestra para acelerar la decantación o la sedimentación de sus componentes o fases, según densidad.

Question 16

Equipo de centrifugación

Answer 16

Tubos: Fondo cónico, Fondo redondo, Eppendorf (1.5ml), Falcon (50ml)
Rotores: Angular o de ángulo fijo y de rotos basculante

Question 17

Clasificación de centrifugas según velocidad

Answer 17

Baja velocidad < 10,000 rpm
Alta velocidad 10,000-20,000 rpm
Ultracentrifugación >20,000 rpm

Question 18

Filtración

Answer 18

• Separación de partículas sólidas a partir de un fluido mediante el paso del fluido a través de un medio filtrante o pared separadora sobre el que se depositan los sólidos.
• Los industriales van desde un sencillo colado hasta separaciones complejas.

Question 19

El fluido circula a través del medio filtrante en virtud de una diferencia de presión a través del medio, los filtros se clasifican en función a esto:

Answer 19

1. Presión superior a la atm en la corriente superior del medio filtrante.
2. Presión atmosférica en la corriente superior del medio filtrante.
3. Vacío en la corriente inferior.

Question 20

Requerimientos del medio filtrante

Answer 20

1. Retener sólidos a filtrar, dando un filtrado razonablemente claro.
2. No obstruirse o cegarse
3. Químicamente resistentes y traer suficiente resistencia física p/soportar condiciones del proceso.
4. Permitir que la torta formada se desprenda de una forma limpia y completa.
5. No debe ser excesivamente caro.

Question 21

Filtros industriales

Answer 21

• tela de lona de diferentes pesos y modelos de tejidos
• líquidos corrosivos: tela de lana, metal monel o acero inoxidable o papel de fibras sintéticas (nailon, propileno, poliéster)

Question 22

Tipos de filtros por acción de filtrado

Answer 22

1. Filtro de torta
2. Filtro de flujo transversal
3. Filtros clarificadores

Question 23

Filtro de torta

Answer 23

• Separan grandes cantidades de sólidos en forma de una torta de cristales o un lodo.
• Con frecuencia incluyen dispositivos para lavado de la torta y eliminar mayor parte posible del liquido antes de su descarga
• Al inicio:
  *Algunas partículas entran a los poros y quedan inmovilizadas
  *La torta se retiene y comienza a actuar como medio filtrante

Question 24

Filtro de flujo transversal

Answer 24

Filtro de banda horizontal
- Cuando la alimentación contiene partículas gruesas que sedimentan rápido
- Semejante a un transportador de banda con un soporte transversal o de drenaje que lleva la tela filtrante

Question 25

Filtros clarificadores

Answer 25

• Retiran pequeñas cantidades de sólido o gotas de liquido a partir de liquido o gases
• Las partículas son atrapadas en:
• El interior de medio filtrante por las fuerzas superficiales
• Inmovilizadas en superficie o en canales
  Filtro clarificador de disco
• Disco de fibras de celulosa y asbesto.
• En operación el conjunto, está sellado dentro de un contenedor a presión
• El liquido al interior a través de los discos y de una tubería múltiple central con una descarga central o periférica.

Question 26

Clarificación

Answer 26

• Importantes para materiales “pulidos”:
  Bebidas, fármacos, combustibles de petróleo, lubricante, alimentación de procesos ( hilado de fibras, extrusión de película)
• Sino se limpian no funcionarían

Question 27

Filtros para limpieza de gases

Answer 27

• Filtros de almohadilla para polvo atmosférico y lechos granulares.
• Filtros de bolsas para el tratamiento de polvos de proceso.

Question 28

¿Cómo se limpia el aire?

Answer 28

Filtro de almohadilla
* Pulpa de celulosa, algodón, fieltro, fibra de vidrio o tamices metálicos
* Puede estar seco o recubierto con aceite.
* Para tratamiento ligero se desechan, gran escala se lavan
Filtro de Bolsa
- El gas cargado de polvo entra en la bolsa por el fondo y asciende dejando atrás polvo
- Eficiencia del 99%

Question 29

Proceso de clarificación de jugos
JUGO DE CAÑA

Answer 29

1. Desfibrado
Romper las células vegetales y liberar el jugo. (molinos)
2.Calentamiento:
(-) viscosidad
3.Adición de Agentes Clarificadores:
Cal (hidróxido de calcio) para ayudar en la formación de flocs o precipitados.
4.Decantación:
Los flocs más grandes y las impurezas sólidas se asientan en el fondo del tanque.
5.Filtración:
Filtros de cartucho, que retienen partículas más pequeñas y mejoran aún más la clarificación.
6.Centrifugación:
Separar las partículas más pesadas del jugo clarificado.
7.Jugo Clarificado:
Listo para pasar a las etapas siguientes del proceso de producción de azúcar, como la evaporación y la cristalización.

Question 30

Refinación del azúcar

Answer 30

Purificar el jarabe de azúcar o el azúcar crudo para obtener azúcar blanco y cristalino.
1.Limpieza y descoloración:
Se eliminan impurezas y se decolora el jarabe utilizando agentes clarificadores y carbón activado.
2.Cristalización:
Cristalizador para temperaturas específicas y una agitación controlada
3. Centrifugación:
Los cristales se separan del líquido utilizando centrífugas.
4.Secado y enfriamiento:
Los cristales se secan y enfrían para obtener azúcar refinado.