Sedimentacion
Páginas: 8 (1867 palabras)
Publicado: 25 de junio de 2012
LA SEDIMENTACIÓN.
Es la separación de una suspensión diluida por la acción de la gravedad con la obtención de un fluido transparente y otra suspensión con mayor proporción de sólidos, es decir, la separación de partículas de mayor densidad que el agua.
TIPOS DE SEDIMENTACIÓN.
* Sedimentación discreta: Sigue la ley de Stoke, las partículas sedimentan individualmente sin que se produzcaagregación.
* Sedimentación floculada (difusa): Las partículas son coloidales, aumentan tamaño y decantan más rápido.
* Sedimentación en bloque (pistón): Las partículas asociadas (conglomerados) decantan en masa.
EQUIPOS UTILIZADOS EN LA SEDIMENTACIÓN.
Se utilizan decantadores:
* Rectangulares.
* Circulares.
* Lamelares.
CRITERIOS PARA EL RÉGIMEN DE SEDIMENTACIÓN.Para identificar el intervalo en el que está comprendido el movimiento de la partícula, se elimina el término de velocidad del número de Reynolds sustituyendo u, de la Ecuación para obtener, en el intervalo de la ley de Stokes
NRe,p = Dputρ μ = Dp3gρ(ρp-ρ)18μ2
Para aplicar la ley de Stokes, NRe,p ha de ser menor que 1,0. Con el fin de obtener un criterio conveniente K.
K = Dpgρ(ρp-ρ)μ21/3
Por tanto, a partir de la Ecuación (18), NRe,p = K3/18. Tomando NRe,p igual a 1,0 y resolviendo se obtiene K = 18 l/3 = 2,6. Si se conoce el tamaño de la partícula se puede calcular K a partir de la Ecuación. Si el valor así calculado de K es menor que 2,6 es aplicable la ley de Stokes.
La sustitución de ut de la Ecuación (17): ut = 1,75g Dp (ρp-ρ)ρ
indica que para elintervalo de la ley de Newton NRe,p = 1,75K1,5. Tomando esto igual a 1000 y despejando se obtiene K = 68,9. Por tanto, si K es mayor que 68,9 pero menor que 2360 se aplica la ley de Newton.
Cuando K es mayor que 2360 el coeficiente de rozamiento puede cambiar bruscamente para pequeñas variaciones de la velocidad de flujo. Para estas condiciones, así como en el intervalo comprendido entre la ley deStokes y la ley de Newton (2,6 < K < 68,9), la velocidad límite se calcula a partir de la siguiente ecuación:
ut =4g3(ρp-ρ)DpCDρ
En la sedimentación impedida los gradientes de velocidad alrededor de cada partícula están afectados por la presencia de las partículas más próximas de forma que no son aplicables las correlaciones del rozamiento normal. Por otra parte, las partículas alsedimentar desplazan líquido, que fluye hacia arriba y da lugar a que la velocidad de la partícula con relación al fluido sea mayor que la velocidad absoluta de sedimentación. Para una suspensión uniforme, la velocidad de sedimentación us puede estimarse a partir de la velocidad límite para una partícula aislada utilizando la ecuación empírica de Maude y Whitmore.
us = ut (ε)n
Parapartículas muy pequeñas la relación us/ut es 0,62 para ε = 0,9 y 0,095 para ε = 0,6. Para partículas grandes las correspondientes relaciones son us/ut = 0,77 y 0,28; el efecto de la sedimentación impedida no es tan pronunciado debido a que el espesor de la capa límite es una pequeña fracción del tamaño de la partícula
Si partículas de un determinado tamaño sedimentan a través de una suspensión de sólidosmucho más finos, la velocidad límite de las partículas más grandes deberá calcularse utilizando la densidad y la viscosidad de la suspensión. Se puede estimar la velocidad de sedimentación tomando ε como la fracción en volumen de la suspensión fina y no la fracción total de huecos. Se utilizan suspensiones muy finas de arena en agua para separar carbón de minerales pesados, y la densidad de lasuspensión se ajusta hasta un valor ligeramente superior a la del carbón con el fin de que las partículas de carbón asciendan hacia la superficie mientras que las del mineral caigan al fondo.
La viscosidad de una suspensión también se ve afectada por la presencia de la fase dispersa. Para suspensiones de partículas sólidas que fluyen libremente, la viscosidad efectiva μs, puede estimarse a...
Es la separación de una suspensión diluida por la acción de la gravedad con la obtención de un fluido transparente y otra suspensión con mayor proporción de sólidos, es decir, la separación de partículas de mayor densidad que el agua.
TIPOS DE SEDIMENTACIÓN.
* Sedimentación discreta: Sigue la ley de Stoke, las partículas sedimentan individualmente sin que se produzcaagregación.
* Sedimentación floculada (difusa): Las partículas son coloidales, aumentan tamaño y decantan más rápido.
* Sedimentación en bloque (pistón): Las partículas asociadas (conglomerados) decantan en masa.
EQUIPOS UTILIZADOS EN LA SEDIMENTACIÓN.
Se utilizan decantadores:
* Rectangulares.
* Circulares.
* Lamelares.
CRITERIOS PARA EL RÉGIMEN DE SEDIMENTACIÓN.Para identificar el intervalo en el que está comprendido el movimiento de la partícula, se elimina el término de velocidad del número de Reynolds sustituyendo u, de la Ecuación para obtener, en el intervalo de la ley de Stokes
NRe,p = Dputρ μ = Dp3gρ(ρp-ρ)18μ2
Para aplicar la ley de Stokes, NRe,p ha de ser menor que 1,0. Con el fin de obtener un criterio conveniente K.
K = Dpgρ(ρp-ρ)μ21/3
Por tanto, a partir de la Ecuación (18), NRe,p = K3/18. Tomando NRe,p igual a 1,0 y resolviendo se obtiene K = 18 l/3 = 2,6. Si se conoce el tamaño de la partícula se puede calcular K a partir de la Ecuación. Si el valor así calculado de K es menor que 2,6 es aplicable la ley de Stokes.
La sustitución de ut de la Ecuación (17): ut = 1,75g Dp (ρp-ρ)ρ
indica que para elintervalo de la ley de Newton NRe,p = 1,75K1,5. Tomando esto igual a 1000 y despejando se obtiene K = 68,9. Por tanto, si K es mayor que 68,9 pero menor que 2360 se aplica la ley de Newton.
Cuando K es mayor que 2360 el coeficiente de rozamiento puede cambiar bruscamente para pequeñas variaciones de la velocidad de flujo. Para estas condiciones, así como en el intervalo comprendido entre la ley deStokes y la ley de Newton (2,6 < K < 68,9), la velocidad límite se calcula a partir de la siguiente ecuación:
ut =4g3(ρp-ρ)DpCDρ
En la sedimentación impedida los gradientes de velocidad alrededor de cada partícula están afectados por la presencia de las partículas más próximas de forma que no son aplicables las correlaciones del rozamiento normal. Por otra parte, las partículas alsedimentar desplazan líquido, que fluye hacia arriba y da lugar a que la velocidad de la partícula con relación al fluido sea mayor que la velocidad absoluta de sedimentación. Para una suspensión uniforme, la velocidad de sedimentación us puede estimarse a partir de la velocidad límite para una partícula aislada utilizando la ecuación empírica de Maude y Whitmore.
us = ut (ε)n
Parapartículas muy pequeñas la relación us/ut es 0,62 para ε = 0,9 y 0,095 para ε = 0,6. Para partículas grandes las correspondientes relaciones son us/ut = 0,77 y 0,28; el efecto de la sedimentación impedida no es tan pronunciado debido a que el espesor de la capa límite es una pequeña fracción del tamaño de la partícula
Si partículas de un determinado tamaño sedimentan a través de una suspensión de sólidosmucho más finos, la velocidad límite de las partículas más grandes deberá calcularse utilizando la densidad y la viscosidad de la suspensión. Se puede estimar la velocidad de sedimentación tomando ε como la fracción en volumen de la suspensión fina y no la fracción total de huecos. Se utilizan suspensiones muy finas de arena en agua para separar carbón de minerales pesados, y la densidad de lasuspensión se ajusta hasta un valor ligeramente superior a la del carbón con el fin de que las partículas de carbón asciendan hacia la superficie mientras que las del mineral caigan al fondo.
La viscosidad de una suspensión también se ve afectada por la presencia de la fase dispersa. Para suspensiones de partículas sólidas que fluyen libremente, la viscosidad efectiva μs, puede estimarse a...
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