Sedimentación

Qué es La sedimentación es una operación unitaria consistente en la separación por la acción de la gravedad de las fases sólida y líquida de una suspensión diluida para obtener una suspensión concentrada y un líquido claro. Consiste en la separación por la acción de la gravedad de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua si es que la solución es acuosa. Es una de las operaciones unitarias más utilizadas en el tratamiento de agua residuales, cabe mencionar que los términos sedimentación y decantación se utilizan conjuntamente porque generalmente después de una sedimentación la acción siguiente es decantar.

Arenas: Partículas grandes que no sedimentan. La fuerza impulsora es la gravedad, se toma en cuenta la densidad de la partícula pues lo sólidos que se van a separar deben ser más pesados que el propio fluido, es decir deben ser más densas. Fluido: Puede ser un gas o un líquido y puede estar en movimiento o en reposo. Arenas: Partículas grandes que no sedimentan. Limos: Partículas pequeñas que si sedimenta.

Desventajas: Utilidad limitada. Largos tiempos de retención. Requiere de mucha mano de obra. La separación generalmente no es completa.

La separación puede ser parcial o prácticamente completa La separación puede ser parcial o prácticamente completa. Un Sedimentador que separa todas las partículas se conoce como clarificador (no hay sólidos suspendidos) mientras que un dispositivo que separa en dos fracciones se conoce como clasificador. Clasificador Clarificador

***Clasificadores lavadores*** Son dispositivos que separan partículas de diferente densidad, utiliza dos métodos de separación: Método de hundimiento y flotación y método de sedimentación diferencial. Método de hundimiento y flotación. Utilizan un medio líquido de separación cuya densidad es intermedia entre el material ligero y el pesado. La separación se produce porque las partículas pesadas sedimentan a través del medio, mientras que las más ligeras flotan. Este método presenta la ventaja, en principio, de que la separación depende solamente de la diferencia de densidades de las dos sustancias y es independiente del tamaño de las partículas. Los procesos de separación con fluidos espesos o densos se utilizan para partículas relativamente gruesas, superiores normalmente a 10 mallas. El primer problema en la utilización de hundimiento y flotación es la elección de un medio líquido con la densidad adecuada para que el material ligero flote y el pesado se hunda.

Se pueden utilizar líquidos verdaderos, pero como la densidad del medio ha de estar comprendida en el intervalo de 1,3 a 35 o superior, existen pocos líquidos que sean suficientemente densos, baratos, no tóxicos y no corrosivos. Se pueden emplear hidrocarburos halogenados, y para limpiar carbón disoluciones de cloruro cálcico. Lo más frecuente es utilizar un pseudolíquido consistente en una suspensión acuosa de partículas tinas de un mineral pesado, como magnetita (densidad relativa = 5,17), ferrosilicio (densidad relativa = 6,3 a 7) y galena (densidad relativa = 7,5). Las aplicaciones más frecuentes de hundimiento y flotación son la limpieza de carbón y la concentración de minerales.

Método de sedimentación diferencial. Utilizan la diferencia entre las velocidades terminales que puedan existir entre sustancias de diferente densidad. La densidad del medio es menor que 1 de cualquiera de las sustancias. La desventaja del método reside en que como la mezcla de materiales a separar comprende un intervalo de tamaños de partícula, las más grandes y ligeras sedimentarán con la misma velocidad que las más pequeñas y pesadas, por lo que se obtendrá una fracción mezclada. En la sedimentación diferencial ambos materiales (ligero y pesado), sedimentan a través del mismo medio. Este método se basa en el concepto de partículas con igual velocidad de sedimentación.

***Clasificadores (Espesadores)*** Se utiliza para sedimentar partículas gruesas (Macizas), Saber cuál es el más macizo se utiliza una micrografía, en esta se verá la micro-estructura y se verán los recovecos, entonces el que tenga menos será el más macizo. Floculación: Formación de agregado de partículas o aglomerado, que sedimentan a velocidades razonables. A veces en promovida por agentes floculantes (Electrolitos fuerte) que reducen las fuerzas repulsivas entre las partículas cargadas. También se puede cal por la adición de materiales relativamente económicos como cal, alúmina o silicato de sodio que forman aglomerados libres que precipitan junto con los finos.

Sedimentación discontinua: Explica como los sólidos van sedimentando. Generalmente se encuentran a una concentración alta. Los sólidos se distribuyen uniformemente en el líquido. Una parte de sólidos sedimenta, en la parte de arriba de la zona de sedimento, se forma una zona de transición, después una zona de sólidos uniformemente distribuidos y después una zona de líquido claro. Así sucesivamente hasta que la zona de liquido claro y sedimentos aumenta. La sedimentación se detiene cuando el peso de los sólidos está balanceado por la fuerza compresiva de los sólidos. Nota: En algunas ocasiones el líquido en los floculos se expulsa como pequeños geiseres a medida que la zona de sedimentación se comprime.

***Sedimentación centrifuga*** La fuerza de gravedad es sustituida por la fuerza centrifuga Ciclón: Separador típico. Consiste en un cilindro vertical con un fondo cónico. Es un separador de sólidos contenidos en gases. El aire cargado de polvo recorre un camino en espiral alrededor y hacia abajo del cuerpo cilíndrico. El gas por ser menos denso saldrá por la parte superior.

Decantadores centrífugos Decantadores centrífugos: Separa líquidos inmiscibles. Tubulares Decantadores centrífugos Discos

Centrifugas tubulares: Separación liquido- líquido. Alimentación discontinua, Se forman capas concéntricas. Mientras no opere el equipo no abra ascensión. Diámetro (4-6 in), revolución (15,000 RPM) Aplicaciones: Separación de leche y nata, para maquillajes líquidos, industria farmacéutica (emulsiones). Centrifugas de disco: Separación liquido- líquido. Los discos son para tener mayor área de contacto. Alimentación entra por la parte superior. El recipiente es corto y ancho (8-20in). Dependiendo de la alimentación, el proceso de mantenimiento se abarata o encarece. Los discos son se acero inoxidable. Aplicación: Para fluidos muy densos, industria metalúrgica, emulsiones, concentraciones de látex y separación de nata de la leche

Método de impacto

Consiste en En estos métodos es de esperar que las partículas, debido a su inercia, crucen las líneas de corriente del fluido, choquen contra el sólido y se adhieran a él para luego poder separarlas.

Las líneas continuas son las líneas de corriente que pasan alrededor de una esfera, mientras que las líneas de puntos representan el camino que siguen las partículas. Las partículas que inicialmente se mueven a lo largo de las líneas de corriente entre A y B, chocan contra el sólido y pueden separarse si se adhieren a la pared y no vuelven a ser arrastradas. Las partículas que inicialmente fluyen fuera de las líneas de corriente A y B no chocan contra el sólido y no pueden ser separadas de la corriente gaseosa por impacto.

La eficacia de impacto ql se define como la fracción de partículas, presentes en la corriente gaseosa que se aproxima directamente al elemento separador, que impactan contra el sólido cuanto menor sea la partícula, más baja será la eficacia de impacto

Se utiliza en: El equipo real que utiliza impacto se construye en una gran variedad de formas. El diseño más sencillo, utilizado especialmente en el tratamiento de nieblas ácidas, consiste en una cámara o torre rellena con un sólido inerte troceado, tal como coque, a través del cual pasa el gas a baja velocidad. En los filtros de bolsas, la formación inicial de la torta en la tela u otro medio filtrante tiene lugar por impacto. Una vez que se ha formado la primera capa de sólidos, la siguiente retención de sólidos se realiza por filtración.

Una segunda clase de separadores de impacto está constituida por los lavadores, en los que una corriente de líquido se hace pasar sobre superficies de impacto para separar por lavado las partículas precipitadas; las cámaras de lluvia, en las que se utilizan gotas de líquido como agente de impacto; la combinación de cámaras de pulverización y ciclones; así como las torres de relleno descritas en el

Un tercer tipo de equipo utilizado para separar polvo de aire comprende una variedad de filtros de impacto. Como medios filtrantes se utilizan fibras de vidrio, virutas de madera, tamices metálicos o cartón ondulado. En uno de los grupos el medio filtrante está recubierto con aceite viscoso para retener el polvo y eliminar el arrastre. Los filtros metálicos se pueden limpiar y reutilizar, pero las unidades no metálicas se desechan sin limpiarlos.