Sedimentación Libre y Forzada.

Sedimentación A.L Sancheza, D.M Belloa, D.F Fandiñoa, D.A Hernándeza, J. D Morenoa , L. M Bello a a

 Departamento de Ingeniería Química y Ambiental Universidad Nacional de Colombia

RESUMEN El presente documento muestra la orma en !ue se desarroll" la práctica de sedimentaci"n li#re $ orzada, tomando como partida distintas part%culas discretas $ una suspensi"n de car#onato de calcio para determinar determinar las &elocidades &elocidades de sedimentaci"n sedimentaci"n respecti&as. respecti&as. Se compar" los resultados resultados o#tenidos al &ariar ciertas condiciones de proceso como la temperatura $ la utilizaci"n de la centriu'a. )elocidad, Sedimentaci"n li#re, Sedimentaci"n orzada. Palabras Claves( )elocidad, 1. INTR INTRO ODUCC DUCCIÓ IÓN N Frecuentemente es necesaria la separaci"n de componentes de una mezcla en racciones indi&iduale indi&iduales. s. Estas racciones racciones pueden dierir entre s% respecto respecto al tamaño tamaño de part%cula, part%cula, ases o composici"n composici"n !u%mica. Se tiene entonces !ue para separar los componentes componentes de una mezcla se clasiican los procedimientos en dos 'rupos, el !ue constitu$en las denominadas operaciones diusionales, en donde se tiene la implicaci"n de un cam#io de ase a otra $ como se'undo 'rupo se tiene a!uellos m*todos llamados separaciones mecánicas, +tiles para la separaci"n de part%culas s"lidas o 'otas l%!uidas. Las separaci separacione oness mecáni mecánicas cas son aplica aplica#le #less a mezcla mezclass hetero' hetero'*nea *neas. s. Los tratam tratamien ientos tos mecánicos undamentalmente se realizan para la separaci"n de part%culas superiores a ,- m. Estas t*cnicas se #asan en las dierencias %sicas de las part%culas, tales como el tamaño, orma o densidad. /ienen estos m*todos aplica#ilidad en la separaci"n de s"lidos de 'ases, 'otas l%!uidas de 'ases, s"lidos de s"lidos $ s"lidos de l%!uidos. 0no de los m*todos mecáni mecánicos cos de separaci"n separaci"n es la sedimen sedimentac taci"n i"n,, en don donde de se utiliz utilizaa la dierenci dierenciaa en las &elocidades de sedimentaci"n de part%culas o 'otas cuando se desplazan en el seno de un luido 1-2.

2. O!ETI"OS # # #

Determinar la &elocidad de sedimentaci"n de part%culas discretas con dierentes diámetros $ de dierente material en dierentes tipos de luidos. Analizar el eecto de la &ariaci"n de la temperatura de los luidos #a3o ensa$o, en la &elocidad de sedimentaci"n de las part%culas discretas. 4omparar $ analizar el comportamiento de la suspensi"n cuando la sedimentaci"n se realiza con $ sin a$uda de la uerza e5terna 6centr%u'a7.

$. M%RCO TEÓRICO $.1 SEDIMENT%CIÓN DE P%RT&CU'%S DISCRET%S La sedimentaci"n es un proceso de separaci"n %sico8mecánico !ue consiste en la separaci"n de  part%culas de un luido por medio med io de la acci"n de uerzas  uerzas 'ra&itatorias. 9ara !ue dicha separaci"n 1

sea posi#le, el peso espec%ico de las part%culas suspendidas en el luido de#e ser ma$or !ue el  peso espec%ico del luido. E5isten &arios tipos de sedimentaci"n, pueden ser simples o inducidas, las simples son cuando las part%culas !ue se asientan son discretas, es decir, sus part%culas no cam#ian de orma, tamaño o densidad durante el descenso en el luido: $ las inducidas, donde las  part%culas !ue sedimentan son a'lomerantes, es decir, !ue durante la sedimentaci"n se a'lutinan entre s%, cam#iando de orma, tamaño $ aumentando su peso espec%ico1;2. Las part%culas loculantes ad!uieren su dimensi"n, orma $ peso casi deiniti&o durante la loculaci"n, de orma !ue su comportamiento en el sedimentado es mu$ similar al de las  part%culas discretas, este en"meno es representado por la le$ de Stoe'istrar el dato.

C. >epetir @ ensa$os para cada part%cula $ cada luido.

. Enriar el luido

. >epetir ; a C con los luidos a la nue&a temperatura

(i)*ra 9. Prcedimient reali+ad ,ara la sedimentación libre de ,art-c*las discretas.

8

Sedimentaci"n de part%culas no discretas con o sin aceleraci"n centr%u'a.

Se e&aluará el eecto de sedimentaci"n con o sin aceleraci"n centr%u'a, a tres concentraciones dierentes

-.

9reparar una solucion de #icar#onato de calcion $ a'ua hasta !ue !uede tur#ia.

;.

0na suspensi"n de cada concentraci"n de3ar en sedimentaci"n por 'ra&edad $ e&aluar tiempo !ue se demora.

?.

@.

ntroducir la suspensi"n de  N )) a una copa de centr%u'a $ pesar.

En otra copa introducir un &olumen e!ui&alente para !ue e!uipare el peso de la anterior 

C.

0#icar las copas en lados opuestos en la centr%u'a. 4errar la centr%u'a $ accionarla  por ; minutos. Detener $ o#ser&ar si se sediment".

.

Si en el paso anterior sedimento, a'itar de nue&o $ accionar por un minuto. >epetir a ? se'undo si sediment"

. Si en el paso C no sediment", accionar por un minutos más, hasta !ue sedimente, a'itar $ disminuir en un minuto el tiempo de centriu'aci"n a in de medir de manera más e5acta el tiempo de sedimentaci"n.

G.

>epetir ? a  con las otras suspensiones.

9

(i)*ra :. Prcedimient reali+ad ,ara la sedimentación de ,art-c*las n discretas cn ; sin aceleración centri/*)a. 7. D%TOS Part-c*las n discretas< Masa de car#onato 6'7

Sedimentaci"n li#re )ol. )olumen de Suspensi"n a'ua 6mL7 6mL7

/iempo 6min7

Distancia 6cm7

C,C ?,@ ; @  ,;G; ?,C -,-G ;,@ Tabla 1. Dats de la sedimentación libre de *na s*s,ensión de carbnat de calci. Sedimentaci"n orzada )olume )ol. Masa de )ol. 9otencia n de /iemp Distanci 4ar#onato car#onato Ensa$o Suspensi" 6O7 a'ua o 6min7 a 6cm7 sedimentad 6'7 n 6mL7 6mL7 o 6mL7 @ @ -,; ,C C,C ;  ? -,@C ,@ ?  ; -,C ,@C @ @ ;,? -,; ,;G; C ;  ; ? ;,;C ?  ; ;,?; @ @ ;,C ,C -,-G ;  ? ; ,G ?  ; ; ,G Tabla 2. Dats de la sedimentación /r+ada de *na s*s,ensión de carbnat de calci.

10

Part-c*las discretas<

Tabla $. Dats de la sedimentación de ,art-c*las discretas a 27=C.

Tabla 3. Dats de la sedimentación de ,art-c*las discretas a 2$=C. 8. C>'CU'OS 9ara la determinaci"n de las propiedades de los luidos utilizados en la sedimentaci"n li#re de  part%culas discretas se procedi" a #uscar sus propiedades se'+n la temperatura de tra#a3o 6&er  ta#la C7.

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Aceite de Higuerilla Viscosid  T (°C) ad (cP) 91,2 45 189,6 38 194,4 36 192,6 32 242,4 26 240 23 248 21 364,8 19 405,6 18 513,6 17 621,6 15

Biodiesel

Aceite mineral

Aceite de motor

Viscosida  T (°C) d (cP) 60 38 68,2 36 76,8 34 87 32 100 30 120 28 124,4 26 148 24 175,2 22 213,2 20 230,2 18

Viscosida  T (°C) d (cP) 288 46 345,6 44 398,4 42 432,6 40 475,2 38 540,8 36 592 34 700,2 32 796,8 30 902 28 1012,4 26 1096 24 1305 22 1488 20 1665 18

Viscosida d (cP) 273,6 295,4 300,2 304,8 312 332,2 410,6 480,5 520,8 571,2 602,6 628,2 660,3 674,8 780

 T (°C) 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18

/a#la C. )iscosidades de los aceites a dierentes temperaturas.

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(i)*ra ?. r@/ica de la viscsidad cinem@tica en /*nción de la tem,erat*ra. 0Rec*,erad de Att,'ISIS ?. CONC'USIONES 1F. I'IOR%(&% 1-2 Mc4a#e, L.O., Smith, J. 4., P Harriott, 9., Operaciones unitarias en ingeniería química. McKra Hill. Madrid, España. --. G8GG. 1;2Maldonado, ).Q., Sedimentaci"n. >ecuperado de http(cdam.minam.'o#.pe(GG#itstream-;?@CG-4DAM-;8G.pd  1?29*rez, J.A., /ratamiento de a'uas( Sedimentaci"n. >ecuperado de http(.#di'ital.unal.edu.coC@CR8R@R4apiR?.pd 

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