Sedimentación

Flujo de Fluidos en Operaciones de Separación.

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SEDIMENTACIÓN

1. INTRODUCCIÓN. La sedimentación es una operación básica de separación sólido-fluido en la que a partir de una suspensión diluida de un sólido en un líquido y mediante la acción de la gravedad se obtiene un liquido más claro y un lodo más concentrado. Generalmente el cálculo de un sedimentador continúose basa en los datos obtenidos en experimentos de sedimentación intermitente en una probeta de laboratorio con la suspensión a tratar. La obtención y tratamiento de los datos difiere según el método elegido, siendo los más usados entre los propuestos los de Kinch-Roberts y Coe-Clevengerg que se indicaran más adelante. Es evidente que la sedimentación depende de la velocidad de caída de laspartículas en el seno del líquido y se puede demostrar que cuando la distancia entre las partículas es muy grande comparada con el tamaño de las mismas y para Re < 0,40 se verifica (ley de Stokes): [1]

y Dp es el diámetro de partícula, definido como el diámetro de la esfera que tiene el mismo volumen que la partícula. En el caso de que se cumpla la ecuación [1] se habla de sedimentación libre. Sinembargo, ocurre generalmente que las distancias entre las partículas son relativamente pequeñas y no se cumple dicha ecuación, pero si el intervalo de tamaño de partículas no es mayor de 6/1, se encuentra que todas caen aproximadamente con la misma velocidad, presentando una interfase nitida entre el líquido claro y la suspensión, siendo la velocidad de descenso función de la concentración departículas sólidas y hablándose en este caso de sedimentación retardada. Para suspensiones concentradas se han propuesto múltiples modificaciones de la ley de Stokes (Robinson, Steinour, etc.,). Sin embargo el problema de predecir la velocidad de sedimentación de una suspensión es extraordinariamente complejo, debido a su dependencia de características muy difíciles de evaluar, densidad efectiva de laspartículas, naturaleza de su superficie, etc.

Francisco de Paula Martín Jiménez.

Ingeniería Química

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Por tanto, es necesario que el diseñode un sedimentador continuo vaya precedido de una experimentación previa con sedimentación intermitente, en una probeta de laboratorio en la que se deja reposar una suspensiónde concentración uniforme, con el fin de obtener una relación entre v y C. 2.1 1.1 Sedimentación intermitente. Ya se ha dicho anteriormente que se realiza en una probeta de laboratorio y durante la misma tienen lugar los siguientes cambios, figura 1. A tiempo cero se tendrá una concentración uniforme, Co y una altura, ho. Transcurrido un cierto tiempo existen en la probeta cuatro zonas distintasde interfases no bien definidas. A medida que transcurre el tiempo, el espesor de la zona B va disminuyendo hasta desaparecer por completo, aumentando Figura 1 constantemente durante ese tiempo el espesor de las otras zonas. A partir del momento en que desaparece la zona B, comienza a disminuir el espesor de la C, hasta que llega un momento en que desaparece, quedando A y D en contacto, esteinstante se denomina punto crítico y a partir de él disminuye lentamente el espesor de la zona D hasta un valor constante, h . En la practica, las únicas interfases que pueden apreciarse con relativa facilidad son los límites de las zonas A y D, sobre todo el primero, siendo estos datos, altura de la interfase del líquido claro-suspensión frente al tiempo, de los que se extrae la información necesariapara el diseño del sedimentador contínuo. Si todas las partículas fueran exactamente iguales la velocidad de caída seria muy parecida y se observarla una separación perfecta entre las zonas A y B. Cuando esto no sucede, la linea de separación será algo borrosa y el líquido que sobrenada permanecerá algo turbio. Si se denomina, hi a la altura del límite inferior de la zona A, ti, al tiempo...