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Sedimentación por caída interferida Sedimentación con equipo piloto Quinto “A” Grupo: LunesLaboratorio de Ingeniera de AguasIng. Judith Chalen Por: Jhonatan Vega C.

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Sedimentación por caída interferida

Sedimentación con equipo piloto

Por: Jhonatan Vega

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OBJETIVO:

Verificar la eliminación gradual de solidos suspendidos (SS) en el seno de un líquido por medio de un equipo piloto de sedimentación flocúlenla.

Identificar por medio de una gráfica las zonas de sedimentación de acuerdo al tiempo vs altura.

TEORIA:

Se trata de una operación de separación sólido-fluido en la que las partículas sólidas de una suspensión, más densas que el fluido, se separan de éste por la acción de la gravedad. Es una operación controlada por la transferencia de cantidad de movimiento.

En algunos casos, como cuando existen fuerzas de interacción entre las partículas y éstas son suficientemente pequeñas (suspensiones de tipo coloidal), la sedimentación natural no es posible, debiendo antes proceder a la floculación o coagulación de las partículas.

Para que la sedimentación sea viable en la práctica, el tamaño de las partículas y su concentración en la suspensión deben tener unos valores mínimos, del orden de 1-10 micras y 0,2% de sólido en la suspensión.

La sedimentación se utiliza para separar las partículas sólidas dispersas en un líquido. La diferencia de densidades entre las partículas sólidas y el líquido hace que, aunque éste último tenga un movimiento ascendente y las partículas sólidas sedimenten, depositándose en el fondo de donde son eliminadas en forma de lodos. La viscosidad del líquido frena las partículas sólidas, que deben vencer el rozamiento con el líquido en el movimiento de caída.

En este proceso las partículas sólidas ceden parte de su cantidad de movimiento a las moléculas del líquido de su alrededor. Cuanto mayor sea la viscosidad del líquido, tanto más se frena el movimiento de las partículas. Las moléculas del líquido, aceleradas por contacto con el sólido transmiten su movimiento a capas de líquido más alejadas debido a las interacciones intermoleculares, de las que la viscosidad es una medida. La operación de sedimentación está, pues, controlada por el transporte de cantidad de movimiento. Las partículas en suspensión sedimentan en diferente forma, dependiendo de las características de las partículas, así como de su concentración. Es así que podemos referirnos:

SEDIMENTACIÓN DE PARTICULAS DISCRETAS. SEDIMENTACIÓN DE PARTICULAS FLOCULENTAS. SEDIMENTACIÓN POR CAÍDA LIBRE E INTERFERIDA.

SEDIMENTACIÓN DE PARTICULAS DISCRETAS.- a aquellas que no cambian de características (forma, tamaño, densidad) durante el proceso. Se denominan

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sedimentación o sedimentación simple al proceso de depósito de partículas discretas. Este caso se presenta en desarenadores o en sedimentadores como paso previo a la filtración lenta.

SEDIMENTACIÓN DE PARTICULAS FLOCULENTAS.- son aquellas producidas por la unión de partículas coloidales por medio de agentes químicos. Se denomina “sedimentación Floculenta o Decantación, al proceso de depósito de partículas floculentas, las cuales cambian de características (forma, tamaño, densidad, resistencia) durante el proceso.

Este caso se presenta en clarificación de aguas, como proceso intermedio entre coagulación-floculación y filtración rápida.

SEDIMENTACIÓN POR CAÍDA LIBRE E INTERFERIDA.- cuando existe una baja concentración de partículas en el agua éstas 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 “depósito o caída interferida” o “sedimentación zonal”.

Sedimentación de partículas floculentas.

Se refiere a una suspensión bastante diluida de partículas que se agregan, o floculan, durante el proceso de sedimentación. Al unirse, las partículas aumentan de masa y sedimentan a mayor velocidad. En este tipo, la densidad como el volumen de las partículas cambian a medida que ellas se adhieren unas a otras mediante el mecanismo de la floculación y la precipitación química.

Sedimentación por caída libre.

Cuando existe una baja concentración de partículas en el agua, éstas se depositan sin interferir. Se denomina a este fenómeno caída libre. En cambio, cuando hay altas concentraciones de partículas, se producen colisiones que las mantienen en una posición fija y ocurre un depósito masivo en lugar de individual. A este proceso de sedimentación se le denomina depósito o caída interferida o sedimentación zonal.

Cuando las partículas ya en contacto forman una masa compacta que inhibe una mayor consolidación, se produce una compresión o zona de compresión. Este tipo de sedimentación se presenta en los concentradores de lodos de las unidades de decantación con manto de lodos.

DESARROLLO:

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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA DE SEDIMENTACIÓN #1:

1. Pesamos 50 gr. de Carbonato de Calcio (CaCO3) 2. En una bureta de 200 ml. Lo vertimos y a esta le agregamos agua3. Agitamos para q este una mezcla homogénea 4. Verificamos el tiempo de sedimentación de la muestra a partir de la

altura del recipiente.5. Desarrollamos la gráfica en la cual determinaremos las zonas de

sedimentación.

0 5 10 15 20 25 300

200

400

600

800

1000

1200

TIEMPO VS ALTURA SEDIMENTACION ZONAL

PRACTICAS DE SEDIMENTACIÓN #2:

Al llenar una columna de sedimentación de altura y diámetro adecuado con una suspensión Floculenta de elevada concentración se tiene inicialmente una concentración uniforme de toda la altura de la columna en diferentes tiempos se mide la altura de la capa superior de los lodos y se obtiene una curva.

Datos del equipo

1. Altura= 2 m2. Diámetro= 0.2 m (20 cm)3. Tiempo de residencia = 1.5 h4. Velocidad ascensorial (factor de carga)= 2 m/h5. Volumen = 62.83 lt

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Operación de la unidad

1. Preparación de la muestra2. Prender la bomba y abrir la válvulas de pazo3. Llenar la columna4. Recolección de la muestras, para las válvulas #7,8,9,10,115. Recolección de las muestras de las válvulas # 4,5,66. Accionar el cronometro medir a los 5,10,20, 30, 40, 50, 60,75,907. Tomar 200 ml de muestra, de los cuales 100 ml es para determinar los

sólidos suspendidos.

CALCULOS:

TABLA # 1 DATOS DE SEDIMENTACION DEL LABORATORIO

TIEMPO ( MIN)

0,3 M 0,6 M 0,9 M 1,2 M 1,5 M

5 220 243 258 273 28310 195 220 239 254 26820 175 195 213 232 24830 160 179 197 216 23040 146 165 182 200 21650 135 154 172 187 20260 125 142 160 176 19175 113 130 146 160 17590 112 129 142 157 170

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TABLA #2

TIEMPO ( MIN)

0,3 M Y X

5 220 73,33 26,6710 195 65,00 35,0020 175 58,33 41,6730 160 53,33 46,6740 146 48,67 51,3350 135 45,00 55,0060 125 41,67 58,3375 113 37,67 62,3390 112 37,33 62,67

TABLA #3

TIEMPO ( MIN) 0,6 M Y X

5 243 81,00 19,0010 220 73,33 26,6720 195 65,00 35,0030 179 59,67 40,3340 165 55,00 45,0050 154 51,33 48,6760 142 47,33 52,6775 130 43,33 56,6790 129 43,00 57,00

TABLA #4

TIEMPO ( MIN)

0,9 M Y X

5 258 86,00 14,0010 239 79,67 20,3320 213 71,00 29,0030 197 65,67 34,3340 182 60,67 39,3350 172 57,33 42,6760 160 53,33 46,6775 146 48,67 51,33

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90 142 47,33 52,67

TABLA #5

TIEMPO ( MIN)

1,2 M Y X

5 273 91,00 9,0010 254 84,67 15,3320 232 77,33 22,6730 216 72,00 28,0040 200 66,67 33,3350 187 62,33 37,6760 176 58,67 41,3375 160 53,33 46,6790 157 52,33 47,67

TABLA #6

TIEMPO ( MIN)

1,5 M Y X

5 283 94,33 5,6710 268 89,33 10,6720 248 82,67 17,3330 230 76,67 23,3340 216 72,00 28,0050 202 67,33 32,6760 191 63,67 36,3375 175 58,33 41,6790 170 56,67 43,33

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

10

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30

40

50

60

70

TIEMPO VS % DE SS REMO-VIDOS

TABLA #7 PORCENTAJES DE SOLIDOS REMOVIDOS A 0,3; 0,6; 0,9; 1,2; 1,5 METROS DE

PROFUNDIDAD

% SS 0,3 M 0,6 M 0,9 M 1,2 M 1,5 M5 1,1 1,6 2,1 3,4 4,5

10 2,1 4,5 6,4 8,8 1120 4,1 9,4 14,8 20,1 23,430 8,4 17,2 26,8 3,4 42,340 17,5 32,9 45,8 57,8 69,250 36,9 54 69,5 - -60 65 - - - -

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 750

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

11.11.21.31.41.5

%Ssremovidos(altura) vs tiempo

5%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

tiempo (min)alt

ura

(m

)

TABLA #8 VELOCIDAD DE SEDIMENTACION (ALTURA 1,5M)

% SS t (min)velocidad de

sedimentación (m/h)

5 4,5 2010 11 8,220 23,4 3,830 42,3 2,140 69,2 1,3

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0 10 20 30 40 50 60 70 800

10

20

30

40

50

60

TOTAL DE RETENC. VS %TOTAL REMOV. TOTAL

TABLA #9 TABLA DE PORCENTAJE TOTAL DE SOLIDOS REMOVIDOS

t= 4,5 min t=11min t=23,4 min t=42,3 min t=62,9 min100%

remoc. 5%100%

remoc. 10%100%

remoc. 20%100%

remoc. 30%100%

remoc. 40%1 interv (7,5%) 6%

1 interv (15%) 6,10%

1 interv (25%) 6,70%

1 interv (35%) 7,30%

1 interv (45%) 8,30%

2 interv (15%) 2,70%

2 interv (25%) 3,30%

2 interv (35%) 3,70%

2 interv (45%) 3,90%

2 interv (55%) 3%

3 interv (25%) 1,40%

3 interv (35%) 1,70%

3 interv (45%) 1,70%

3 interv (55%) 1,70%

4 interv (35%) 0,70%

4 interv (45%) 0,70%

4 interv (55%) 0,90%

5 interv (45%) 0,30%

5 interv (55%) 0,40%

6 interv (55%) 0,20%

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TABLA #10 %SS TOTALES REMOVIDOS EN FUNCION DEL TIEMPO DE RETENCION

tiempo de retención

(min)

% SS removidos

totales4,5 16,311 22,1

23,4 33,142,3 42,869,2 51,3

0 5 10 15 20 250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

VELOCIDAD DE SEDIMEN VS. % ss NO REMOVIDOS

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TABLA #11 % SS REMOVIDOS EN FUNCION DEL FACTOR DE CARGA

t(min)

velocidad de sedimentación

(m/h)

factor de carga

(m3/m2 día)

% SS removidos

totales5 20 480 16,3

10 8,2 196,4 22,120 3,8 92,3 33,130 2,1 51,1 42,840 1,3 31,2 51,3

0 100 200 300 400 500 6000

10

20

30

40

50

60

FACTOR DE CARGA VS. % SS REMOV. TOTAL

TABLA #12 % DE PARTICULAS CON VELOCIDAD MENOR QUE LA DE LA SEDIMENTACION EN FUNCION DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACION

tiempo de retención

(min)

velocidad de sedimentación

(m/h)

% SS removidos

totales%SS

removidos4,5 20 16,3 83,711 8,2 22,1 77,9

23,4 3,8 33,1 66,942,3 2,1 42,8 57,269,2 1,3 51,3 48,7

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0 5 10 15 20 250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

VELOCIDAD DE SEDIMENTACION VS. % SS NO REMOVIDO

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

- En el primer desarrollo de la práctica observamos muy cuidadosamente que las partículas en sedimentarse es decir de Cal (carbonato de Calcio) cada vez q descienden van aumentando de tamaño determinando así sus diferentes zonas tales identificamos las siguientes:

1. Zona Clarificada.

2. Zona de Decantación Frenada.

3. Zona de Transición o Desaceleración.

4. Zona de Compresión.

- En la práctica de la sedimentación floculenta enfocado con la identificación de los datos ya que experimentalmente no hemos podido desarrollar la práctica nos demuestra que a medida que se va compactando la muestra identificamos la mayor cantidad de solidos removidos que se han determinado.

LINKOGRAFIA:

Manual de la Ing. Judith Chalén, para Laboratorio de Aguas

http://es.slideshare.net/ClaireStephy/sedimentacin-floculenta

http://www.ugr.es/~mgroman/archivos/BIA/Guiones.pdf

http://es.slideshare.net/glodita/siete-7582612

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