Sedimentación
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.
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.
Arenas:
Partículas
grandes que no
sedimentan.
Fluido: Puede ser un
gas o un líquido y
puede estar en
movimiento o en
reposo.
Limos: Partículas
pequeñas que si
sedimenta.
Desventajas:
Largos tiempos
de retención.
Utilidad limitada.
Requiere de mucha
mano de obra.
La separación generalmente no es 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: 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
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.

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Método de hundimiento y flotación