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DECANTACIÓN

A continuación se repasan algunos conceptos teóricos necesarios para la resolución de los problemas, que no se hallan en el apunte de decantación:

Densidad De Una Mezcla

En una mezcla de varios componentes líquidos, y considerando que al mezclarse no se produce variación de volumen apreciable, cada uno de ellos aporta a la densidad total de la mezcla en forma proporcional alporcentaje del mismo en dicha mezcla.
Para comprenderlo matemáticamente, establecemos primeramente los datos teóricos en el siguiente cuadro.
% m/m Densidad
Componente 1 x1 1
Componente 2 x2 2
……… ….. ……
Componente n xn n
La fórmula aproximada para el cálculo de la densidad, siempre considerando componentes líquidos y que no contraen su volumen al mezclarse, es:
(1)
Ejemplo:Se prepara una emulsión con 70 g de aceite de densidad 0,8 g/cm3 y 30 g de una solución de ácido sulfúrico de densidad 1,2 g/cm3, con lo cual resulta una emulsión de composición 70 % m/m de aceite y 30 % m/m de ácido. Para calcular la densidad de la mezcla podemos proceder de dos modos diferentes:
Primera solución:




Segunda solución:
Aplicamos la fórmula (1):



Tiempo deresidencia

En los procesos continuos, es decir en aquellos en que continuamente ingresa una alimentación y se extraen productos, se define como tiempo de residencia, al tiempo necesario para procesar un volumen de la alimentación igual al volumen del equipo en cuestión (ya sea una prensa, filtro, decantador, reactor, destilador, etc) ocupado. En fórmula lo podemos calcular como:

Dónde:
= Tiempo de residencia
V = volumen del equipo considerado ocupado con reactivos y/o productos
v0 = caudal volumétrico a la entrada del equipo, o sea caudal volumétrico de la alimentación
Ejemplo:si un decantador de 5000 litros está ocupado en un 80% y se alimenta con una corriente de 800 litros/h, entonces:

V = 5000 litros . 0,80 = 4000 litros


Por lo cual 5 horas es el tiempo que sele otorga a esta mezcla para su decantación.

Movimiento circular

Velocidad angular: [radianes/seg]

Aceleración centrípeta: [m/seg2]

Dónde: R = radio de giro [m]
f = frecuencia: [ciclos/seg] = r.p.s.

EJERCITACIÓN

Nota: los problemas 1,2 y 3 han sido resueltos en clase. Se incluyen en esta ejercitación dado que la asistencia de los alumnos no fue completa cuando seresolvieron.

1) Se desea separar agua y aceite en un decantador gravimétrico que posee su rebosador superior (zT) a una altura de 1,6 m.
a) Hallar la altura de la interface de separación del agua y del aceite (zA1), para 3 valores distintos de altura del rebosador inferior (zA2)
b) Indicar la altura de la interface si se colocan los dos rebosaderos a la misma altura. Sacar conclusiones.
Datos:aceite= 0,8 g/cm3; agua= 1 g/cm3

2) Resolver el mismo problema anterior con una mezcla de aceite y alcohol.
Datos: alcohol= 0,78 g/ cm3.

3) Considerar una producción de aceite crudo (+ ácido, que se agrega para efectuar el desgomado) de 24 TM/día (hasta 30 TM/día se pueden utilizar sistemas de decantación por gravedad). El tiempo de decantación determinado en el laboratorio es de 2 horas. Lafracción de ácido y gomas ocupa un 10% de la mezcla. Considerar: aceite= 0,8 g/cm3; ácido+gomas= 1,2 g/cm3. A partir de estos valores y de la composición se puede calcular: mezcla= 0,84 g/cm3.
a) Calcular las dimensiones del decantador considerando que lo ideal es que el diámetro sea igual a la altura y que el líquido ocupe un 85% del volumen total.
b) Calcular la producción de aceite desgomadoy de solución ácida en Kg/h, considerando que la separación es total.
R: a) Diámetro= 1,53 m; b) 100 Kg/h de solución ácida y 900 Kg/h aceite

4) Una emulsión de aceite crudo (90% m/m) y solución ácida (10% m/m) se alimenta a un decantador gravimétrico de 2 m de diámetro y 2 m de alto, cuyo rebosador superior se halla a 1,80 m y el rebosador inferior está situado a 1,60 m.
a) Hacer un...
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