Sedimentación

Teoría de Sedimentación

TEORÍA DE SEDIMENTACIÓN
INTRODUCCIÓN
La sedimentación es una operación unitaria de separación en la cual se aprovecha la
acción de la gravedad para separar un sólido finamente dividido de un líquido en el que
se encuentra suspendido, obteniéndose como productos un líquido clarificado y un lodo
más o menos espeso, con un elevado porcentaje de sólidos.
Para eldiseño de sedimentadores continuos son necesarios una serie de parámetros que
relacionan entre sí la velocidad de sedimentación con variables como la concentración de
sólidos, presión transmitida por los sólidos, gradientes de concentración etc. Para analizar
la influencia de estos factores, se puede utilizar un ensayo de sedimentación discontinua
con probetas graduadas en el laboratorio. Dichoensayo consiste en añadir a una probeta
una suspensión homogénea formada por el líquido y los sólidos a separar, de forma que
midiendo las alturas de las interfases del sedimento y del sobrenadante, se obtienen las
curvas que caracterizan el experimento de sedimentación discontinua.
En un ensayo discontinuo de sedimentación, con una suspensión de concentración
uniforme y donde los sólidospresentan una distribución de tamaño de partículas, se
pueden observar diferentes situaciones en función de la concentración inicial de sólidos:
• A concentraciones bajas puede aparecer una clasificación por tamaños de las
partículas que forman la suspensión. Estas partículas formarán flóculos o agregados
de distinto tamaño y densidad, por lo que los sólidos sedimentan a diferente velocidad
en unacapa al mismo nivel de altura.
• A concentraciones intermedias se puede considerar que el tamaño de los flóculos o
agregados que se forman es similar. Estos flóculos se mueven chocando unos con
otros, pero sin encontrarse en contacto continuo.
• A elevadas concentraciones, los flóculos están en contacto continuo con lo cual las
capas superiores comprimen a las inferiores, perdiendo losflóculos su estructura
individual y pasando a formar parte de una matriz de sólidos por donde circula el
fluido hacia arriba mediante canales existentes en la suspensión.

SED 1

Teoría de Sedimentación

En el análisis que se presenta a continuación se supone que se parte de concentraciones
de suspensiones intermedias o elevadas, donde la clasificación de las partículas debida a
su diferentetamaño es pequeña, y por lo tanto el conjunto de agregados sedimentan
globalmente.

OBSERVACIÓN DE UN PROCESO DE SEDIMENTACIÓN DISCONTINUO
Para explicar como se desarrolla esta operación se recurrirá a describir un posible
experimento de sedimentación discontinua efectuado en un cilindro de vidrio a fin de
poder observar a través de las paredes del recipiente los cambios que tienen lugar enel
seno de la suspensión.
En la Figura 1 se presenta una posible evolución de las capas de diferente concentración
cuando se parte de una suspensión uniforme en el momento de iniciarse el experimento.
Al cabo de cierto tiempo pueden observarse ciertos cambios. En el fondo de la probeta se
va formando un lodo o sedimento concentrado (zona D). Sobre esta zona puede aparecer
una capa decomposición variable (C) y otra (B) donde la concentración es igual a la
inicial de la suspensión. La zona A que aparece en al parte superior, corresponde a una
capa de líquido claro. La separación entre las capas A y B suele ser bastante nítida. Sin
embargo, el resto de las interfases suele ser menos definida.

A

A
A

Tiempo cero

B

C
D

A

D

D

B

C
D

B

A

C
DTiempo infinito

Figura 1. Interfases en un experimento de sedimentación discontinuo
SED 2

Teoría de Sedimentación

A medida que transcurre el tiempo, el espesor de las distintas capas varía, como se
aprecia en la figura, hasta llegar un momento en el cual la zona B desaparece. El espesor
de la capa C continuará disminuyendo hasta alcanzar un valor límite. Finalmente, la capa
C...