Clase Sedimentacion

7/25/2019 Clase Sedimentacion

1/26

UNIVERSID D N CION L DE NC SH

S NTI GO NTUNEZ DE M YOLO

SEMESTRE 2015- II

NELLY CASTRO [email protected]

DEL

ESFUERZO

DE

SUS

HIJOS DEPENDE EL PROGRES

O

DE

LOSP

UE

BLO

S

UNASAM


2/26

Seccin de Ingeniera de los Alimentos Ma Nelly Castro Vicente

Es una operacin unitaria de

separacin de fases slida y

lquida en la que las partculasslidas mas pesadas se

separan del fluido mediante la

accin de la gravedad.

Es un proceso que forma parte

de la potabilizacin del agua yde la depuracin de aguas

residuales.


3/26


Sedimentacin


4/26


Desventajas de la Sedimentacin


5/26


Un sinnimo de decantacin es sedimentacin,

que por definicin significa prcticamente lo

mismo, lo nico que las diferencia, es que en el

proceso de decantacin es el lquido claro

que sobrenada en una suspensin, el que

posteriormente ser de utilidad, y en la

sedimentacin, es el lodo que se deposita en

el seno del lquido el que ser de utilidad.


6/26


La sedimentacin y la filtracin deben considerarse

como procesos complementarios:

Sedimentacin: realiza la separacin de laspartculas ms densas que el agua.

Filtracin: en cambio separa aquellas partculas de

una densidad prxima a la del agua


7/26


1. Sedimentacin Simple : cuando las partculas que

se asientan son discretas, o sea partculas que nocambian de forma, tamao o densidad durante eldescenso en el fluido.

2. Sedimentacin Inducida: cuando las partculasque se sedimentan son aglomerables, o sea que durante

la sedimentacin se aglutinan entre s cambiando deforma y tamao y aumentando de peso especfico.


8/26

La velocidad de sedimentacin

est determinada por las

propiedades del slido, del lquido

o de la mezcla

Propiedades del Slido

DensidadForma

Rugosidad superficial

Distribucin granulomtrica

Partcula

slida

fluido



9/26


Cuando una partcula se mueve a travs de un

fluido existente, varias fuerzas actan sobre

dicha partcula. Para el movimiento de unapartcula rgida en un fluido existen tres fuerzas

que actan sobre los cuerpos, la gravedadque

acta hacia abajo, la fuerza de flotacin que

acta hacia arriba y la resistencia o fuerza de

retardo que acta en direccin opuesta al

movimiento de la partcula. Consideremos una

partcula de masa m Kg. cayendo a la

velocidad V (m/seg) con relacin al fluido.

= F


10/26


= F

R = Fy = m x a

m x a = F E Fr

m x a = mg Wg- Fr (1)


11/26


Donde:m = masa de la partcula slida

W = masa del fluido desplazado por las partculas.

g = aceleracin debido a la gravedad (m/s2 )

En ecuacin (1)

m dV = mg wg FR ..(2)dt


12/26


Stokes: demostr que la fuerza resistente que se opone al movimiento de una

partcula esfrica , para el flujo en rgimen viscoso laminar, resulta igual a:

FR = 3 D u V ..(3)

Donde:

D = dimetro de la partcula

u = viscosidad del fluido

V = velocidad de la partcula en relacin al fluido

Caso de la Esfera

M = V x s = ( D3 ) s (4)

6


13/26


Ecuaciones (3), (4) en (2)

( D3 ) s x dV = ( D3 ) s x g - ( D

3 ) L x g - 3 D u V

6 dt 6 6

( D3 ) s x dV = D3 ( s - L ) g - 3 D u V

6 dt 6

Dividiendo por: ( D3 s ) / 6

dV = ( s - L ) g - 18 u V

dt s D2 s


14/26


dV = 0 por que llega su velocidad lmite igual a cero Vmx

dt

( s - L ) g = 18 u Vms D

2 s

Vm = D2 g ( s - L ) Ecuacin de Stokes: Vlida solo para flujo

laminar y para partculas esfricas18 u

Vm = velocidad terminal o velocidad de sedimentacin

s - L = diferencia de las densidades del slido y del lquido.

u = viscosidad del fluido.


15/26


Ecuacin de Stokes: El criterio para que sea flujo laminar es que: Re 2

Demostr que:

CD = 24

Re

Donde:

CD = coeficiente de retardo o de arrastre.

Re = N de Reynolds.

Conclusiones de Stokes:

- A mayor tamao de partcula, mayor velocidad de sedimentacin .

- A mayor temperatura, mayor velocidad de sedimentacin porque

decrece la viscosidad


16/26


Se parte del mismo principio supuesto para la Ley de Stokes.

R = Fy = m x a = mg Wg - Fr (1)

FR = C D L A V2 ..(2)

2

Para partculas esfricas: A = D24

m = D3 s6


17/26


En la ecuacin (2)

FR = C D . L . D2 V2 ..(2)

8

W = D3 L6

m dV = mg wg Fr ..(3)dt


18/26


Reemplazando en la ecuacin (3)

D3 s dV = D3 g ( s - L ) - C D D

2L V2

6 dt 6 8

Dividiendo entre ( D3 ) . s

6

dV = ( s - L ) g - 3 C D L V2 .(4)

dt s 4 D s


19/26


Para Velocidad mxima: Vm = dV = 0

dt

0 = s - L g - 3 C D L Vm2

s 4 D s

Vm2 = 4 ( s - L ) g . D

3 L . C D

Vm = 4 ( s - L ) g . D1/2

3 L . C D

Ecuacin de la Ley de Newton

para Flujo Laminar y Turbulento


20/26


La zona de sedimentacin consta de un

canal rectangular con volumen, longitud

y condiciones de flujo adecuadas para

que sedimenten las partculas.

La zona de salida est constituida porvertederos, canaletas o tubos con

perforaciones que tienen la finalidad de

recolectar el efluente, sin perturbar la

sedimentacin de las partculas

depositadas.

La zona de recoleccin de lodos estconstituida por una tolva con capacidad

para depositar los lodos sedimentados y

una tubera y vlvulas para su

evacuacin peridica.


21/26


Sedimentador por gravedad, que consiste en una serie de recipientes cnicos de

dimetro creciente en direccin del flujo. La suspensin penetra al primer

recipiente, donde se separan las partculas de tamao ms grande y mayor

velocidad de precipitacin. El flujo de derrame pasa al siguiente recipiente, donde

se produce otra separacin. El proceso contina en los recipientes subsecuentes.

La velocidad del flujo ascendente de agua se controla en cada recipiente paraobtener el intervalo de tamao deseado.


22/26

Seccin de Ingeniera de los AlimentosMa Nelly Castro Vicente

Entrada de

suspensin

Salida de

fluido

Partculas

granulares

Partculas

intermedia

s

Partcula

s finas

Alimentacin

Liquido - liquido

Liquido

Ligero

Liquido

pesado

Pueden ser rectangulares, circulares o cuadrados, pero todos operan por el

mismo principio de recolectar los slidos sedimentables


23/26


Separacin del almidn

Eliminacin de slidos de aguas negras

Industria azucarera

Procesamiento de aceites ( separacin de la Borra).

Tratamiento floculacin aguas para bebidas

refrescantes

Tratamiento efluentes residuales

Principal ventaja: economa energtica

Principal desventaja: espacio, control, tiempo


24/26


Slido sumergido + jugo

Jugo limpio

SEDIMENTADOR

CONTINUO DORR

SEDIMENTADOR

POR LOTE

S + jugo

Cachaza

En la industria azucarera


25/26


Coeficiente de Arrastre en funcin del nmero de Reynolds


26/26

NELLY CASTRO VICENTE

nel lyraquelca@hotmail .com

Documents

Clase Sedimentacion