Unidad 2: Separaciones Mecánicas Flashcards
Mecánica
- Rama de la física
- Estudia y analiza:
*Movimiento y reposo de los cuerpos
*Cambio en el tiempo
*Fuerzas que intervienen
Separación mecánica
- 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
Tipos de separación
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.
Sedimentación
Partículas se separan del fluido debido a las fuerzas gravitacionales que actúan sobre las partículas de diferentes tamaños y densidades
Tipos de sedimentación
1. Libre: La [partículas] en solución no llega al 0.2% en volumen
2. Frenada: Partículas muy juntas, se sedimentan a velocidad menor
Equipos para la sedimentación
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
Producto de una sedimentación
- 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
Movimiento de las partículas a través de un fluido
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)
Flotación
- 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
Métodos para añadir burbujas
- 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.
- Flotación por aireación:
Aireación a presión atmosférica - 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)
Tipos de flotación
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)
Ventajas de la flotación frente a la sedimentación
Permite eliminar mejor y en menos tiempo las partículas pequeñas o ligeras cuya deposición es lenta.
Flotación por aire disuelto (DAF) –> En el tratamiento de agua se usa flotación usando microburbujas
+ [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.
Centrifugación
Fuerza centrifuga y fuerza centrípeta
Centrifugadora
Equipo que pone en rotación una muestra para acelerar la decantación o la sedimentación de sus componentes o fases, según densidad.
Equipo de centrifugación
Tubos: Fondo cónico, Fondo redondo, Eppendorf (1.5ml), Falcon (50ml)
Rotores: Angular o de ángulo fijo y de rotos basculante
Clasificación de centrifugas según velocidad
Baja velocidad < 10,000 rpm
Alta velocidad 10,000-20,000 rpm
Ultracentrifugación >20,000 rpm
Filtración
- 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.
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:
- Presión superior a la atm en la corriente superior del medio filtrante.
- Presión atmosférica en la corriente superior del medio filtrante.
- Vacío en la corriente inferior.
Requerimientos del medio filtrante
- Retener sólidos a filtrar, dando un filtrado razonablemente claro.
- No obstruirse o cegarse
- Químicamente resistentes y traer suficiente resistencia física p/soportar condiciones del proceso.
- Permitir que la torta formada se desprenda de una forma limpia y completa.
- No debe ser excesivamente caro.
Filtros industriales
- 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)
Tipos de filtros por acción de filtrado
- Filtro de torta
- Filtro de flujo transversal
- Filtros clarificadores
Filtro de torta
- 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
Filtro de flujo transversal
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
Filtros clarificadores
- 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.
Clarificación
- Importantes para materiales “pulidos”:
Bebidas, fármacos, combustibles de petróleo, lubricante, alimentación de procesos ( hilado de fibras, extrusión de película) - Sino se limpian no funcionarían
Filtros para limpieza de gases
- Filtros de almohadilla para polvo atmosférico y lechos granulares.
- Filtros de bolsas para el tratamiento de polvos de proceso.
¿Cómo se limpia el aire?
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%
Proceso de clarificación de jugos
JUGO DE CAÑA
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.
Refinación del azúcar
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.
