Lab de Sedimentacion

5/24/2018 Lab de Sedimentacion

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Ingeniera Agroindustrial

Laboratorio de ingeniera de alimentos II Pgina 1

y = -3E-05x + 0.1394

R = 0.9993

0

0.05

0.1

0.15

0 1000 2000 3000 4000

altura(m)

tiempo (s)

0

0.05

0.1

0.15

0 2000 4000 6000

altura(m)

tiempo (s)

SEDIMENTACION DE PARTICULAS EN SUSPENSIONES ALIMENTICIAS

Alumno:

Leyva Rodrguez, Marlon

Resultados y discusiones:

Conocer y determinar las caractersticas organolpticas y fisicoqumicas de las harinas es

importante cuando se pretende elaborar productos de buena calidad.

La velocidad de sedimentacin de las partculas en suspensin depende principalmente de sus

densidades y dimetros de partculas. Las partculas ms grandes se depositan ms rpido que las

ms pequeas. Por ejemplo las partculas de smola sedimentan ms rpido que cualquier otro

tipo de harina.

Maicena

Tabla N 1: Datos obtenidos del experimento de la sedimentacin.

t(s) H(m) Vt (m/s)

0 0.14 2.93333E-05

60 0.1387 2.89394E-05

120 0.1358 2.80606E-05

180 0.134 2.75152E-05

240 0.1328 2.71515E-05

300 0.1306 2.64848E-05

360 0.1285 2.58485E-05

420 0.1268 2.53333E-05

480 0.1255 2.49394E-05

540 0.123 2.41818E-05

600 0.1212 2.36364E-05

900 0.1126 2.10303E-05

1200 0.1032 1.81818E-05

1500 0.0942 1.54545E-05

1800 0.0848 1.26061E-05

2100 0.0757 9.84848E-06

2700 0.0582 4.54545E-06

3300 0.0432

3900 0.0308

4500 0.0212

5100 0.017

5700 0.0134

Figura 1: Grfica que muestra la variacin de la altura de

concentracin de la maicena con res ecto al tiem o

Figura 2: Grfica que se elabor solo con la parte de

velocidad terminal de la figura 1 (hasta el punto rojo).

Velocidad terminal

Desaceleracin


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y = -9E-09x + 3E-05

R = 0.9998

0

0.00001

0.00002

0.00003

0.00004

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

velocidad(m/s)

tiempo (s)

En la figura 1, podemos ver la curva de la variacin de altura con respecto al tiempo, no es muy

visible la parte de aceleracin en la curva, pero se ve con claridad la porcin de curva lineal, la cual

se llama velocidad terminal, la cual termina en el punto rojo, pues a partir de ese punto empieza la

porcin de curva llamada desaceleracin.

Las fuerzas de rozamiento que tienden a oponerse a al desplazamiento de la partcula se les

denomina fuerza de arrastre o arrastre, depende fundamentalmente de la velocidad de la

partcula, de sus dimensiones, de la viscosidad y densidad del lquido dispersante.

A medida que aumenta la velocidad de la partcula slida, la fuerza de resistencia aumenta hasta

un lmite en donde las sumatorias de fuerzas son iguales a cero. A dicho lmite le corresponde una

velocidad vt de la partcula que es la velocidad de sedimentacin. En la prctica, la fase de

aceleracin es muy breve y puede considerarse que la velocidad de sedimentacin se alcanza

inmediatamente.

De la figura 2, el valor de la pendiente seria la Vt: 3E-05m/s

Como se puede observar en la fig. 3 hay un velocidad constante de sedimentacin en funcin del

tiempo hasta un determinado punto en donde la aglomeracin de partculas hace ms lenta la

sedimentacin de partculas, es por ello que el tamao y la geometra de partculas es

fundamental para calcular el tiempo de sedimentado.

Tabla N 2.Datos adicionales que se necesitan para calcular el dimetro de la partcula.

Calculo de Dp Valores Unidades

Concentracin 15 %

Dimetro de la probeta 0.0283 m

Densidad de partcula 1779.601211 Kg/m3

Densidad del medio 1305.888318 Kg/m3

Densidad 1000 Kg/m3

u 0.001 Pa.s

Gravedad 9.81 m/s2

Vt 2.98E-05 m/s

Dp = 8.37944E-06 m

Figura 3: Grfica que muestra la variacin de la velocidad con respecto al tiempo.


3/9



0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

0 2000 4000 6000 800

altura(m)

tiempo (s)

En base a los datos obtenidos en el cuadro anterior (ver tabla N2), calculamos la porosidad de la

harina dndonos un valor de 0.6, con este valor podemos calcular la velocidad terminal final y el

nmero de Reynolds, considerando que trabajamos con partculas esfricas, en un rgimenlaminar y una sedimentacin frenada.

La determinacin de la velocidad de sedimentacin es compleja; depende del rgimen de

desplazamiento de la partcula en el medio de suspensin. Dicho rgimen de desplazamiento se

caracteriza por el nmero de Reynolds.

Tabla N 3.Valores calculados de Velocidad terminal y nmero de Reynolds.

Valor Unidades

Vtf 2.13E-06 m/s

Re 1.33207E-05

Como tenemos un nmero de Reynolds de 1.33E-5, esto significa que al ser menor que 1 el fluido

sigue un rgimen laminar.

Harina de arveja


tiempo(s) H(m) Vt (m/s)

0 0.178 2.18579E-0547.35 0.176 2.0765E-05

263 0.17 1.74863E-05

455 0.165 1.47541E-05

767 0.161 1.25683E-05

944 0.157 1.03825E-05

1107 0.153 8.19672E-06

1338 0.148 5.46448E-06

1653 0.146 4.37158E-06

1830 0.138

3351 0.1144869 0.096

5722 0.09

Velocidad terminal

Desaceleracin


concentracin de la maicena con respecto al tiempo


4/9



y = -2E-05x + 0.1762

R = 0.9858

0.13

0.140.15

0.16

0.17

0.18

0 500 1000 1500 2000

altura(m)

tiempo (s)

y = -0.0001x + 0.0037

R = 0.9775

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0 5 10 15 20

velocidad(m/s)

tiempo (s)

De la figura 5, el valor de la pendiente seria la Vt: 2.2E-05 m/s

Se asume para la harina de arveja que la partcula es esfrica y que sigue un rgimen laminar.

Tabla N 5. Datos adicionales necesarios para el clculo del dimetro de la partcula.

Calculo de Dp Valores Unidades

Vt -0.000022 m/s

Densidad partcula 150 Kg/m3Densidad fluido 1000 Kg/m3

Viscosidad fluido 0.001 Kg/m.s

Gravedad 9.8 m/s2

Dp 6.89485E-06 m

Figura 5: Grfica que se elabor solo con la parte de velocidad terminal de la figura 1

(hasta el punto rojo).

Figura 6: Grfica q muestra la variacin de la velocidad con respecto al tiempo.


5/9



0

0.05

0.1

0.15

0.2

0 10 20 30

altura(m)

tiempo (s)

Tabla N 6. Datos necesarios para calcular el nmero de Reynolds.

Comprobacin del Numero de Reynolds

Densidad fluido 1000 Kg/m3

Dp 6.89485E-06 mV 0.000022 m/s


NRe 0.000151687

Como tenemos un nmero de Reynolds de 0.000151687, esto significa que al ser menor que 1 el

fluido sigue un rgimen laminar el cual es el supuesto anteriormente.

Smola


t (s) H(m) Vt (m/s)

0 0.178 0.003964286

2 0.159 0.003285714

4 0.1495 0.002946429

6 0.144 0.00275

8 0.135 0.002428571

10 0.128 0.002178571

12 0.12 0.001892857

4 0.1125 0.001625

16 0.106 0.001392857

18 0.099 0.001142857

20 0.094 0.000964286

22 0.086 0.000678571

24 0.079 0.000428571

26 0.073 0.000214286

28 0.067

30 0.064

32 0.062

35 0.059

Velocidad terminal

Desaceler


concentracin de la maicena con respecto al tiempo


6/9



y = -0.0037x + 0.1671

R = 0.9886

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0 5 10 15 20 25 30

altura(m)

tiempo (s)

y = -0.0001x + 0.0037

R = 0.9775

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0 5 10 15 20

velocidad(m/s)

tiempo (s)

De la figura 8, el valor de la pendiente sera la Vt: 0.0037 m/s

Se asume para la harina de arveja que la partcula es esfrica y que sigue un rgimen laminar.

Tabla N 8. Datos necesarios para calcular el dimetro de la partcula.

Calculo de Dp

DATOS

Vt -0.0037 m/sDensidad partcula 150 Kg/m3



Gravedad 9.8 m/s2

Dp 8.94159E-05 m

Figura 8: Grfica que se elabor solo con la parte de velocidad terminal de la figura 1

(hasta el punto rojo).

Figura 9: Grfica q muestra la variacin de la velocidad con respecto al tiempo.


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Tabla N 9. Datos necesarios para calcular el nmero de Reynolds.

Comprobacin del Numero de Reynolds


Dp 8.69657E-05 mVt 0.0035 m/s


NRe 0.303772249

Como tenemos un nmero de Reynolds de 0.303772249, esto significa que al ser menor que 1 el

fluido sigue un rgimen laminar el cual es el supuesto anteriormente.

Las tcnicas de sedimentacin, gravitatorias o centrfugas, son operaciones de transporte de

cantidad de movimiento que clasifican las partculas dispersas en un fluido, segn su densidad y su

tamao. Estas operaciones pretenden separar las dispersiones (suspensin o emulsin) en sus dos

fases.

Si las dos fases obtenidas son recuperadas de forma anloga, la sedimentacin ejerce un papel de

separacin (desnatado de la leche). Adems la sedimentacin ejerce un papel de clarificacin

(jugos de frutas), siendo muy importante la homogeneidad en ellas para lograr una mejor

aceptabilidad organolptica y por consiguiente buena calidad del producto.

Segn los datos obtenidos experimentalmente y con la aplicacin de frmulas matemticas para

determinar el Dp, podemos concluir que la harina de arveja tuvo los valores ms pequeos

(6.89485E-06 m) en comparacin con las otras harinas (ver tablas 2-5 y 8), y por lo tanto tuvo enmayor tiempo de sedimentacin. Esto podra explicarse por el tamao medio de partcula y

densidad aparente de protena de arveja que es pequeo (protena es 6 mm y 0,63 kg / l; almidn

es de 20 mm y 0,90 kg / l) (Dijkink et al, 2007).

El rea superficial de diseo requerida para un sedimentador que deba manejar suspensiones

concentradas en flujo continuo se determina por las caractersticas de decantacin y

espesamiento de la suspensin. Talmadge y Fitch (1955) han indicado que los ensayos de

decantacin discontinuos pueden utilizarse para estimar ambos factores.

El comportamiento lineal en todas las curvas graficadas, siendo ms fcil as poder calcular

la velocidad de sedimentacin. El trazo resultante debe ser una curva continua de

acumulacin de sedimentos, en la que se tiene el tiempo en el eje de las abscisas y la

altura del sedimento acumulado en el eje de las ordenadas (RIVERA et al, 2005).

La velocidad tambin se puede calcular tericamente. Desgraciadamente, las velocidades

reales pueden diferenciarse de los clculos tericos. Las principales razones de esta


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variacin son turbulencias y floculaciones. Otro factor es que las velocidades no

permanecen constantes a travs de una seccin. (NEMEROW y DASGUPTA, 1998).

Este mtodo de separacin es utilizado para eliminar los slidos en suspensin ms

grandes, al igual que el tamizado. Realizando una comparacin entre estos dos mtodos,el tamizado reduce la cantidad de solidos suspendidos casi un 50%, pero esta eliminacin

no resulta tan efectiva como la obtenida mediante sedimentacin (MENDEZ et al, 2007).

BILIOGRAFIA:

Codex Alimentarius, Cereales, Legumbres, Leguminosas y Productos Protenicos VegetalesOrganizacin Mundial De La Salud Organizacin De Las Naciones Unidas Para La

Agricultura Y La Alimentacin Roma, 2007.

Dijkink, B.H., Speranza, L.D., Paltsidis, J.M., Vereijken, F., 2007. Air dispersion ofstarcheprotein mixtures: a predictive tool for air classification performance. Powder

Technology 172, 113e119.

Mndez, P., Vidal, G., Lorber, K. y Mrquez, F. (2007). Produccin limpia en la industria

de curtiembre. Ed. Servicio de publicaciones e Intercambio Cientfico, Universidad de

Compostela.

Nemerow, N y Dasgupta, A. (1998). Tratamiento de vertidos industriales y peligrosos.Ed.

Daz de Santos, Madrid.

Rivera, F., Gutirrez, A., Val, R., Aparicio, J. y Daz, L. (2005). La medicin de sedimentos

en Mxico IMTA, Mxico.


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ANEXO

Tabla N10. Tabla resumen de los Dp terico de las harinas estudiadas y su comparacin con los

Dp bibliogrficos.

Harinas Dp experimental(m) Dp bibliogrfico

Harina de arveja 6.89485E-06 -

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