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lala

SEDIMENTACIÓN

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

2015-A

Universidad Nacional del CallaoFacultad de Ingeniería Química

TEMA: SEDIMENTACION

CURSO: LABORATORIO DE ING II

PROFESOR: ING MEDINA

Integrantes: - Quispe Reyes, Olga- Torres Córdova, Fiorella

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFacultad de Ingeniería Química

1. INTRODUCCION

Se entiende por sedimentación la remoción por efecto gravitacional de las partículas en suspensión presentes en el agua. Estas partículas deberán tener un peso específico mayor que el fluido.

La remoción de partículas en suspensión en el agua puede conseguirse por sedimentación o filtración. De allí que ambos procesos se consideren como complementarios. La sedimentación remueve las partículas más densas, mientras que la filtración remueve aquellas partículas que tienen una densidad muy cercana a la del agua o que han sido suspendidas y, por lo tanto, no pudieron ser removidas en el proceso anterior.

La sedimentación como tal, es en esencia un fenómeno netamente físico. Está relacionada exclusivamente con las propiedades de caída de las partículas en el agua. Cuando se produce sedimentación de una suspensión de partículas, el resultado final será siempre un fluido clarificado y una suspensión más concentrada. A menudo se utiliza para designar a la sedimentación los términos de: clarificación, cuando hay un especial interés en el fluido clarificado y espesamiento, cuando el interés está en la suspensión concentrada.

Cuando existe una baja concentración de partículas en el agua estas se depositan sin interferir, denominándose a este fenómeno “caída libre”; en cambio, con altas concentraciones de partículas, se producen colisiones que las mantienen en una posición fija, ocurriendo su depósito masivo en lugar de individual, a este proceso de sedimentación se le llama “deposito o caída interferida” o “sedimentación zonal”

2. MARCO TEORICO

2.1 SEDIMENTACION

La sedimentación es una operación unitaria consistente en la separación por la acción de la gravedad de las fases sólida y

2 Laboratorio de Ingeniería Química II


líquida de una suspensión diluida para obtener una suspensión concentrada y un líquido claro.

Puede ser benéfico en el tratamiento de agua, o perjudicial en la reducción del volumen útil de los embalses o la capacidad de un canal de riego o drenaje. Es un proceso que forma parte de la potabilización del agua y de la depuración de aguas residuales.

2.1.1 Tipos de sedimentación

Se pueden distinguir dos tipos de sedimentación, ya sea por el movimiento de las partículas o dependiendo como se realice el método u operación.

Por el movimiento de las partículas:

Sedimentación libre: se produce en suspensiones de baja concentración de sólidos. La interacción entre partículas puede considerarse despreciable, por lo que sedimentan a su velocidad de caída libre en el fluido.

Sedimentación por zonas: se observa en la sedimentación de suspensiones concentradas. Las interacciones entre las partículas son importantes, alcanzándose velocidades de sedimentación menores que en la sedimentación libre. La sedimentación se encuentra retardada o impedida. Dentro de sedimentador se desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferente concentración de sólidos y, por lo tanto, diferente velocidad de sedimentación.

Figura N0 01



Dependiendo de cómo se realice la operación:

Sedimentación intermitente: el flujo volumétrico total de materia fuera del sistema es nulo, transcurre en régimen no estacionario. Este tipo de sedimentación es la que tiene lugar en una probeta de laboratorio, donde la suspensión se deja reposar.

Figura N0 02

Sedimentación continua: la suspensión diluida se alimenta continuamente y se separa en un líquido claro y una segunda suspensión de mayor concentración. Transcurre en régimen estacionario.

Figura N0 03



2.1.2 SEDIMETACION INTERMITENTE

En la figura 1 se representa el proceso de sedimentación por zonas en una probeta. Este proceso consta de las siguientes etapas: en un principio el sólido, que se encuentra con una concentración inicial x0 (figura 1a), comienza a sedimentar (figura 1b), estableciéndose una interface 1 entre la superficie de la capa de sólidos que sedimentan y el líquido clarificado que queda en la parte superior (zona A). La zona por debajo del líquido clarificado se denomina zona interfacial (zona B). La concentración de sólidos en esta zona es uniforme, sedimentando toda ella como una misma capa de materia a velocidad constante Vs.

Esta velocidad de sedimentación puede calcularse a partir de la pendiente de la representación de la altura de la interface 1 frente al tiempo, tal y como se muestra en la figura 2.

Simultáneamente a la formación de la interface 1 y de la zona interfacial, se produce una acumulación y compactación de los sólidos en suspensión en el fondo de la probeta, dando lugar a la denominada zona de compactación (zona D). En esta zona la concentración de sólidos en suspensión es también uniforme y la interface que bordea esta zona, interface 2, avanza en sentido ascendente en el cilindro con una velocidad constante V.

Figura N0 04Proceso de sedimentación



Entre la zona interfacial y la zona de compactación se encuentra la zona de transición (zona C). En esta zona la velocidad de sedimentación de los sólidos disminuye debido al incremento de la viscosidad y de la densidad de la suspensión, cambiando la concentración de sólido gradualmente entre la correspondiente a la zona interfacial y la de la zona de compactación.

Las zonas de compactación e interfacial pueden llegar a encontrarse, produciéndose la coalescencia de las dos interfaces anteriormente citadas, en el denominado momento crítico tc, desapareciendo la zona de transición (figura 1c). En este momento el sólido sedimentado tiene una concentración uniforme Xc o concentración crítica, comenzando la compactación y alcanzándose, posteriormente, la concentración final Xu (figura 1d).

2.2 TEORIA DE KYNCH

Método basado en el análisis matemático de la sedimentación discontinua, nos permite relacionar la velocidad de sedimentación y la concentración de sólidos.

La velocidad de sedimentación se define como:V C=

−dZdt

La velocidad de sedimentación en el momento t c corresponde a un valor Vc dado por la pendiente de la tangente a la curva de sedimentación en el punto C, tal y como se indica en la figura 2 donde Vc < Vs.



Figura N0 05Representación grafica de la altura frente al tiempo

Curva de sedimentación típica, donde se muestra las interfaces agua-suspensión, suspensión sedimento y

agua-sedimento en la gráfica tiempo vs. Altura



3. EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS

3.1. MATERIALES

Dos probeta



Cronometro

Una balanza de triple brazo

4. REACTIVOS Y SOLUCIONES EMPLEADAS

Carbonato de Calcio o Cal



5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Pesar el carbonato de calcio de un determinado peso ya establecido previamente.

Al carbonato de calcio pesado se le añade agua y se homogeniza con ayuda de una baguete.

Se vierte agua a las probetas hasta un


Figura Nº 13


determinado volumen. Luego se les coloca una cinta métrica en la parte exterior.

Se vierte la suspensión carbonato-agua a la probeta. Luego se homogeniza la suspensión total con giros de 180°.

Una vez cesado los giros a la probeta, se deja en reposo y se anota la altura de la interface en intervalos constante de tiempo hasta que permanezca casi constante.



Experiencia 1: Efecto de la concentración de la suspensión

Para analizar del efecto de la concentración en la sedimentación discontinua se seguirá el procedimiento anteriormente detallado para suspensiones de diferente concentración las cuales son:

Ensayo 1: Concentración a 30 g/l Ensayo 2: Concentración a 50 g/l Ensayo 3: Concentración a 70 g/l

Experiencia 2: Efecto de la altura inicial

Para estudiar el efecto de la altura inicial en la sedimentación discontinua seguirá el procedimiento expuesto anteriormente con una suspensión de concentración conocida.

6. OBSERVACIONES EXPERIMENTALES

Experiencia 1: Efecto de la concentración de la suspensión

En el pesado del carbonato de calcio se debe evaluar que el peso está en función de los litros del agua es por esta razón que se le debe añadir ¼ más de gramos de carbonato de calcio para tener una relación de g/1.25l

Se observó que dada las características de muestra (tamaño de partícula) se debió disminuir la concentración de la suspensión dado que el tiempo de sedimentación era demasiado lento.

Experiencia 2: Efecto de la altura inicial

Para el último ensayo se eligió la suspensión con velocidad de sedimentación más rápida

Se tuvo que medir las alturas iniciales en esta experiencia para los dos tipos de ensayo de concentraciones conocidas.



7. RESULTADOS OBTENIDOS Y CALCULOS EFECTUADOS

8.1. CALCULOS REALIZADOS CON UN VOLUMEN DE 1500 ml

Suspensión = 30 gr/L

Ɵ ( TIEMPO) segundo Z (ALTURA) cm0 32.5

10.5 3016.3 2721.3 2425.9 2131.8 1845.5 1551.7 1259.6 964.8 672.8 3



Hallando de este modo la velocidad de sedimentación que vendría a ser la pendiente de la gráfica altura vs tiempo.

V=-0.4754cm/s


0 10 20 30 40 50 60 700

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = − 0.475417421955648 x + 34.9634536242961R² = 0.997639929212638

velocidad de sedimentacion

32,5Linear (32,5)

tiempo (segundos)

altu

ra(c

m)


Suspensión = 50 gr/L

Tabla Nº 6

Ɵ ( TIEMPO) segundo Z (ALTURA) cm

0 34.525.7 31.542.8 28.558.9 25.576 22.5

91.5 19.591.5 13

0 50 100 150 200 2500

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = − 0.187156812922124 x + 35.7189302390787R² = 0.958657660802776


34.5Linear (34.5)

tiempo (segundos)

altu

ra(c

m)

Del grafico leo la pendiente luego de hacer el ajuste así hallo la velocidad de sedimentación

V=-0.1872cm/s

Suspensión = 70gr/L



Ɵ ( TIEMPO) segundo Z (ALTURA) cm0 33.5

93.5 30.5108 27.5270 24.5346 22

498.1 19806.3 161237 132338 10

0 500 1000 1500 2000 25000

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = − 0.00835479995153173 x + 26.2620574804851R² = 0.794335007461042


33.5Linear (33.5)

tiempo (segundos)

altu

ra(c

m)

V=-0.0084cm/s

GRAFICO DE LAS CONCENTRACIONES VS LA VELOCIDAD



25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 750

0.050.1

0.150.2

0.250.3

0.350.4

0.450.5

Series2Linear (Series2)

VELOCIDAD (cm/s)

CON

CEN

TRAC

ION

(gr/

L)

8. ANALISIS DE RESULTADOS

Observamos que a medida que la suspensión valla aumentando de concentración, se va a demorar en suspender los sólidos.

Cuando variamos el volumen observamos que la velocidad de suspensión no va a variar mucho.

Observamos de la experiencia que las partículas más gruesas sedimentan más rápido, esto debido a la fuerza de gravedad.

Las partículas más gruesas las observamos en el fondo del tubo, mientras que las más finas se encuentran en la superficie.

9. CONCLUSIONES

Tener mucho cuidado en agitar la probeta para que no se escape o se derrame la suspensión a analizar.

Tomar el tiempo adecuado para cada intervalo de altura o en viceversa.



Al analizar con más concentración de sólidos llegamos a la conclusión que se va a demorar más tiempo en suspender, es decir la concentración influye en la velocidad de sedimentación, hemos observado que a menor concentración la velocidad de sedimentación es mayor.

10. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA Y REFERENCIAS

11.1 REFERENCIAS

http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/scan/016322/016322-03.pdf

http://www.bdigital.unal.edu.co/70/5/45_-_4_Capi_3.pdf

http://cdam.minam.gob.pe:8080/bitstream/123456789/109/9/ CDAM0000012-8.pdf


http://cdam.minam.gob.pe:8080/bitstream/123456789/109/9/CDAM0000012-8.pdf

http://cdam.minam.gob.pe:8080/bitstream/123456789/109/9/CDAM0000012-8.pdf

http://www.bdigital.unal.edu.co/70/5/45_-_4_Capi_3.pdf

http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/scan/016322/016322-03.pdf

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