Criterios De Diseño Y Selección De Sedimentadores

CRITERIOS DE DISEÑO Y SELECCIÓN DE SEDIMENTADORES

Considerando una partícula esférica de masa n y densidad , inmersa en un fluído de densidad f (como en la figura), supóngase que ésta se encuentrainicialmente en reposo y a partir de un instante dado se deja en libertad; su movimiento queda definido por el balance de fuerzas actuantes (balance de cantidad de movimiento). En concreto, se dalugar a la siguiente ecuación:
dPdt=ng-F

Donde F es aquí la suma de la fuerza de rozamiento, Fr que tendrá entidad en cuanto el sólido se mueva respecto al fluido, y la fuerza de reacción del sistemaa la presión exterior Fp (partícula sólida indeformable). La fuerza debida a la presión exterior es el conocido empuje de Arquímedes (Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo,recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja E=FP).

Entonces para n = masa de la partícula, el balance de cantidad de movimiento, toma la forma:dPdt=ng-FP+Fr

=ρsVg-ρfVg-Fr

=ρs-ρfVg-Fr

Cuya única componente no nula está, en éste caso, en la dirección del movimiento por lo que para una partícula que descienda basta escribir:
dPdt=ρs-ρfVg-FrLa fuerza de rozamiento es experimentalmente una función de la energía cinética de la partícula por unidad de masa (v2/2) del área proyectada por la partícula sobre un plano perpendicular a ladirección que sigue la misma y de la densidad del fluido. Tal relación funcional puede expresarse como:
Fr=CD∙Aρfv22

Lo que equivale a definir un factor de proporcionalidad, CD, que recibe el nombrede coeficiente de rozamiento, que es función de las condiciones fluidodinámicas, que al igual del factor de fricción, y se expresan mediante el número de Reynolds.

Para el caso de una partículaesférica en el seno de un fluido, el número de Reynolds se define como:
NRe=dpvρfμf
Donde dp es el diámetro de partícula y f es la viscosidad del fluído. La correlación existente entre el coeficiente...