Fundamentos De La Clarificaci N

Fundamentos de la clarificación
Si las partículas de los sólidos que se van a separar taponan por completo los poros del medio filtrante y la velocidad de taponamiento es constante con el tiempo, el mecanismo se conoce como tamizado directo. El tamizado directo se encuentra rara vez. Es más común encontrar que las partículas bloqueen parcialmente los poros, dando una reducción gradual en eltamaño del poro; esto se llama bloqueamiento estándar. Grace'? proporciona ecuaciones para la velocidad de flujo a través de un filtro clarificante como una función del tiempo.
Con más frecuencia, en especial en la limpieza de gases, la separación se realiza mediante impacto de las partículas contra una superficie sólida colocada en la corriente en movimiento. Se espera que las partículas, debido a suinercia, crucen a través de las líneas de la corriente del fluido hacia el sólido donde se impactan y adhieren, para separarse después. En la figura 29.18 se muestra el fundamento de la separación por impacto.
Las líneas continuas son las líneas de corriente que pasan alrededor de una esfera, y las líneas punteadas representan las trayectorias seguidas por las partículas.
Estas últimas que semueven inicialmente a lo largo de las líneas de corriente entre A y B, impactan el sólido y pueden ser eliminadas si se adhieren a la pared y no son arrastrados.


Las partículas que inicialmente siguen las líneas de corriente exteriores A y B, no chocan con el sólido y no pueden ser separadas de la corriente gaseosa por impacto. La eficiencia de impacto 7], se define como la fracción de laspartículas en la corriente gaseosa que se aproxima directamente al elemento separador que impacta al sólido.
Para partículas capaces de sedimentar aun a través del fluido en el intervalo de la ley de Stokes, las eficiencias de impacto para cintas, esferas y cilindros se muestran en la figura 29.19. La abscisa es el grupo adimensional Ns, conocido como el número de separación u,uo/ gDb' donde u, es lavelocidad terminal de la partícula en el fluido, Uo es la velocidad del fluido que se aproxima al sólido, g es la aceleración de la gravedad, y D; es la anchura de la cinta o el diámetro de la esfera o cilindro.
Para la sedimentación comprendida en el intervalo de la ley de Stokes, la velocidad terminal U¡ es proporcional a D~.Así, cuando el tamaño de la partícula es más pequeño, la eficiencia deimpacto es menor. Sin embargo, la eficiencia de impacto se incrementa a medida que disminuye el tamaño del impacto Db, y para la recolección de partículas muy pequeñas se fabrican lechos para filtros utilizando fibras en extremo finas de vidrio, metal o polímeros. La eficiencia global de la recolección depende de la eficiencia de impacto, de la fracción sólida del filtro y de la profundidad del filtro.Aun cuando la eficiencia de impacto no es muy alta, es posible lograr la separación casi completa de las partículas utilizando un lecho profundo de fibras a fin de proporcionar repeticiones adecuadas para la intercepción de las partículas.
Para gotas muy pequeñas de 0.1 11m de diámetro (como en una neblina de H2S04), la eficiencia de impacto aumenta a medida que el diámetro disminuye, de maneracontraria a lo predicho por la teoría del impacto. Las gotas diminutas se mueven a lo largo de las líneas de corriente por difusión y son inmovilizadas sobre las superficies de los sólidos. La difusión es cada vez más efectiva a medida que las partículas se vuelven más pequeñas, y la eficiencia de impacto aumenta de manera correspondiente.

EJEMPLO 29.3 Una membrana tubular con un diámetro de 2 cmy una permeabilidad al agua de 250 L'm? . h . atm se utiliza para la UF de suero de queso. Las proteínas del suero tienen una difusividad promedio de 4 x 10-cmvs, la presión osmótica en atmósferas está dada por la ecuación de Jonsson"
1r = 4.4 X10-3 e -1.7 x 10-6 e2 7.9 x 10-8 e3
Donde e es la concentración de proteínas en gramos por litro. Calcule el efecto de Sp en el flujo para una membrana...